close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Гоманкова Инна Александровна. Влияние синтетических регуляторов роста на антиоксидантную систему растения картофеля

код для вставки
IVtuTilICTEPCTBOOEPA3OBAT*Ifl
I4HAyKkIPOCCIu>ICKOIZ<nEAEpArWr
OETPANbHOE f OCYAAPCTBEHHOEEIOAXETHOE OEPA3OBATEJIbHOE
yTIPExtAEtil'IE. BbI CIIIE| O OEPA3
OBAHI4TI
(OPJIOBCKI4IZfOCYAAPCTBEHFIbI%TYW,TEPCLITET
pI.C. TyP|EI{EBA>
r4MeHkr
BbIrTycKHAr [email protected]{KAI_UOHFIAT
PAEOTA
rro HarrpaBJreHrlro
rroAroroBru06.04.01 Ezonorzs
HarrpaBneHHocrb
@nszororur- pacteuuit
cry4eHrrrr fovranxosofi I4unu Anercan4poBHbr
ruzOp |65073
Hncrury r ecre crBeHHbrxHayK n 6uor exHoJrorur4
Ka0e4pa6orauuxz, suszono ruv u 6uoxwwruupacrenufr
Teua BbrnycKHofixnalusur<aqzonnofi pa6orrr
B"[[sHue cl{HTerl'rqecKlrx peryJrffTopoB pocra Ha aHTrroKcrrAaHTHyro
crrcreMy
pacrenr{fl naproee.nr
Cry4enr
trlI
l/
-K_fonaaHxo
Pyrono4ureJrb
3an.ra0e,qpon
savr.A.
:,1(.6.n., AorIeHrKzpulno na VI.l .
rrl{We.6.u., ryo0. fryzunaT.Lr.
t
f-/-
Oper2018
MvrHmcrEP CTBo OEPA3oB AHufl I4 HAYKI4 P
o
oEAEPAnbHoE f OCyAAPCTBEHHOEBIOAXETHOE CCI4IZCKoIZ oEAEpATI?rr4
OBPA3OBATEJIbHOEyr{PEXAEHT4E
BbICIIIE| O OEPA3OBAHI4.
(OPJIOBCKZIZf OCYAAPCTBEHHbIIZ
YHI4BEPCI4TET
TyP.EHEBA>
Hucrzryr ecrecrBeH'hrxHayK u""f*::Xz'c
" n 6uoxnnuu
Hase4pa6otaunxu,eutuonornu
pacteunil
HanpaelenueroAforonxz 06.04.0I Etaonorzs
Hanpauennocrb(upo$u"rrr)OuguolorrE
t pacrenuir
3as.xa(beapofi
uaT.I4.)
201fr.
3A,4AHI4E
crv'eHraf
oua'xono#;#ffi'J.:ffiTJ"THffTrlt;r<aqzo'Honpa60*r
l' Terrta BKP:
xapro(fenx.
Bn,nsH,necr4HTerI{rIecKI'IX
perynrropoB pocra Ha aHTr,roKcr.rAaHTHyro
c}rcreMy pacreHufl
uprnrcasona
no y'r{Bepcr.rrery
or <10>nox6px2017r.Ns2_3214
IT.p*."a
2' Cpox cftaqr/cryAeHroM3aKOHqeHHOft
pa6orrr<6>uronx2018r. (za2|rureft 3arrlr4Tbr
BKp)
Ao
3' HcxoAsrreAaHHbIe
x pa6ore:Marepl{anbr
focrrr u TY, yreounxra,Hayq'brexypHanbrn c^rarbvr)
ctrpaBorlHhre AaHHhIe cerl{
Internet, MarepaaJlbl rro pe3ynbraraM
pg_yJrbTaTbr
[poBeAeHHbrx HayrrHhrxrEccne4onanufi.
npeArLrlnonauoff rrpaKTr.rKr4,
4' co4epxanueBKp (nepe.renrroAJrexarqr.rx
pa:pa6orrenonpocon):
l' onpe4enenue oco6ennocreft BJrLLsHLrfl.
peryJrrropa pocra Ha a*Tr.rBHocrr
QepueHronarfl{oKcr,rAaHToB
B opraHax pacrenvrflrapro$enx
2' onpegeJleHlle BIwIflHvIsperyntropoB pocra pacreuaft
Ha coAepxa'r4e rrpoAyKToBrrepeKr{cHoro
oKucneHr{.fl
nurrr{AoBB oprauax [email protected]
3. Pesylrmrbr r4ccJre.4o
sanuia.
-1.Brmoarr.
.Ilara nruaqr4 3a1alr4s.<<26>>
gexa6ps.2017r.
$xono4urenr BKP
1
I
3a.qauue
rprrHrn K r.rcroJrHefid-
x.6.u.,AorIeHrKr.rpnruona
?I.f.
forraanxosa
U. A.
HaraMeHosagrre
gra[on BKp
HbIIZ IJIAH
Cpor BhrrroJrHeHrrs
3TanoB
l. CocraereHne
MbI I,ICCJIE/IOBAHV.fl
3. llayrenne lr aHaJrrd3
Jrr.rreparyp"rrro
"ffi
I{CXOAHbD(
sMrrr{puqecKnx .4aHHbX
-1.O6pa6orKavr alaJrvrsnonyveunofi
vtl4
u oQopuneHr.re
reKcroeofi .racrra
BKP
6. llo,qroronr<a
z o6oprrnneurzrpa6ziecili
CnAest
hxono4zrenr BKp
fouauxona U. A.
tut"
/
r.6.n., AorIeHrKuprannona
H.f.
АННОТАЦИЯ
Выпускная квалификационная работа изложена на 62 страницах печатного
текста, состоит из 3 глав, содержит 8 рисунков, 4 таблицы и список цитируемой
литературы из 86 наименований.
Ключевые слова: картофель, антиоксидантная система, регулятор роста,
мелафен,
«Энергия-М»,
ИУК
каталаза,
пероксидаза,
полифенолоксидаза,
антеоксидантные ферменты.
Краткая характеристика работы. Биологически активные соединения
находят применение во многих областях биологии, медицины, и в сельском
хозяйстве. Создание подобных синтетических соединений и выяснение их
биологических свойств открывают новые возможности их применения. Действие
различных стрессовых ситуаций, таких как неблагоприятные факторы внешней
среды, воздействие химических препаратов на растительные и животные
организмы, может привести к изменению метаболизма клеток и даже к гибели
клетки и всего организма. Для предотвращения окислительного стресса и
снижения
последствий
его
воздействия
довольно
широко
используются
антиоксиданты, которые в ряде случае сочетают эти свойства с биологической
активностью.
Актуальность выбранной темы определяется тем, что до настоящего
времени практически отсутствуют сведения о влиянии кремнийорганических и
фосфорорганических соединений на активность антиоксидантных ферментов.
Совместное действие мелафена и кремнийорганических регуляторов роста с
природными фитогормонами в отношении антиоксидантной системы растения
картофеля практически неизвестно.
Объект исследования – растения картофеля сорта «Удача».
Предметом исследования является влияние синтетических регуляторов
роста на активность ферментов – антиоксидантов.
Цель исследований - изучение особенностей влияния регуляторов роста
мелафена, мелафена совместного с фитогормоном ИУК, а также «Энергия М» на
некоторые компоненты антиоксидантной системы растения картофеля.
Основные задачи исследования:
- изучить особенности влияния регулятора роста мелафена, мелафена
совместно с фитогормоном ИУК, а также кремнийорганического регулятора роста
«Энергия М» на активность ферментов-антиоксидантов в органах растения
картофеля;
- изучить влияние регуляторов роста растений мелафена, мелафена
совместно с фитогормоном ИУК, а также кремнийорганического регулятора роста
«Энергия М» на содержание продуктов перекисного окисления липидов в органах
картофеля.
Новизна исследований: впервые исследовано действие мелафена совмество с
ИУК
на
активность
ферментов-актиоксидантов
(каталаза,
пероксидаза,
полифенолоксидаза) в органах картофеля. Выявлена специфика действия
кремнийауксина
«Энергия-М»
на
активность
ферментов-антиоксидантов.
Установлена связь активности изучаемых ферментов с процессом перекисного
окисления липидов, при действии мелафена, мелафена совместно с фитогормоном
ИУК и кремнийорганического регулятора роста «Энергия М».
Методология исследований: проведение опыта в условиях вегетационного
домика, газометрический метод, спектрофотометрия, метод Бояркина.
Практическая значимость: Результаты научных исследований расширяют
представление о действии синтетических регуляторов роста на антиоксидантную
систему растений. Полученные данные имеют практическую значимость и могут
быть применены в растениеводстве, биотехнологии, сельском хозяйстве и т.д.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………….………………….…..4
I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………….……………………….……7
ГЛАВА
1.
ХАРАКТЕРИСТИКА
АНТИОКСИДАНТНОЙ
СИСТЕМЫ
РАСТЕНИЙ И ЕЁ РЕГУЛЯЦИЯ……………………………………………….......…7
1.1 Характеристика антиоксидантов растений……………… …………..…..11
1.2 Общая характеристика фосфорорганического регулятора роста мелафена
и его действие на физиологические процессы растений……….…..………………23
1.3
Общая
характеристика
кремнийорганического
регулятора
роста
«Энергия-М» и его действие на физиологические процессы растений……...……28
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………………..36
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…..……….……….…36
2.1 Характеристика объекта исследования…………………………..….……36
2.2 Условия проведения опытов……………………………………....………38
2.3 Характеристика методов исследования…………………….……...……..39
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ…….45
3.1 Влияние регуляторов роста - мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М» на активность каталазы в органах растения
картофеля………………………………………………………………….…………..45
3.2 Влияние регуляторов роста - мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М» на активность пероксидазы в органах
растения картофеля………………………………...…………………………..…......46
2
3.3 Влияние регуляторов роста - мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М» на активность полифенолоксидазы в
органах растения картофеля………………………………...……………..…………47
3.4 Влияние регулятора роста - мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М» на продукты перекисного окисления
липидов в листьях растения картофеля…………………………………...…………49
ВЫВОДЫ………………………………..………………………...…………....51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………..………….………………....52
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………….………….…….…54
ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………..…...….….…63
3
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В течение последних нескольких десятилетий,
отечественными и зарубежными учеными, такими как Алексеева О.М., Вакуленко
В.В., Полевой В.В., Муромцев Г.С., Шевелуха В. С., Кулаева О. Н., Кузнецов
В.В., Прусакова Л.Д., Жигачева, И.В.
и др., уделяется большое внимание
изучению механизмов действия природных фитогормонов и их синтетических
аналогов, поскольку этим соединениям принадлежит ключевая роль в регуляции
жизни растений на всех этапах их онтогенеза. Уже создано и изучено в той или
иной мере свыше нескольких тысяч соединений химического, микробного и
растительного происхождения, обладающих регуляторным действием.
К синтетическим регуляторам роста нового поколения относятся мелафен
(меламиновая соль бис(оксиметил) фосфиновой кислоты) и регулятор роста
«Энергия-М» (кремнийауксин). Они обладают высокой эффективностью и
широким
спектром
действия
при
чрезвычайно
низких
применяемых
концентрациях. Мелафен, как установлено в ряде работ Осипенковой О.В.,
Каримовой Ф.Г., повышает стрессоустойчивость растений в условиях засухи и
переохлаждения. Фосфиновая группа молекулы мелафена, обладающая высокой
активностью, действует подобно фосфатной группе АТФ при контакте с внешней
мембраной растительной клетки и усиливает сигналы к осуществлению
метаболических процессов. Показано что мелафен нтенсифицирует окислительновосстановительные процессы за счет активации таких ферментов как пероксидаза,
каталаза, амилаза, стимулирует дыхание растительных клеток. Известно также,
что кремнийорганический регулятор роста «Энергия-М» (ортокрезоксиуксусной
кислоты триэтаноламмониевая соль + хлорметилксилатран) обладает высокой
иммунопротекторной активностью, замедляет преждевременное старение и
гибель
растений
от
экстремальных
факторов
внешней
среды.
Под
их
воздействием происходит активизация биосинтеза ДНК, РНК и белка, что
ускоряет рост и развитие растений. Несмотря на рост числа публикаций по
вопросам использования соединений кремния и фосфора, механизмы их действия на
4
растения остаются недостаточно изученными. Практически отсутствуют сведения об
их влиянии на активность антиоксидантных ферментов, хотя и известно, что кремний
играет антистрессовую роль. Практически неизвестно совместное действие
мелафена
и
кремнийорганических
регуляторов
роста
с
природными
фитогормонами в отношении антиоксидантной системы растения картофеля. Есть
единичные данные о взаимодействии регулятора роста мелафена и фитогормонов
(жасмоновой, гибберелловой и абсцизовой кислот) на транспорт кальция через
плазмалемму в клетках клубней картофеля. Вместе с тем, существует тесная
функциональная связь между гормональной и антиоксидантной системой
растений.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы состояла в изучении
особенностей влияния регуляторов роста мелафена, мелафена совместного с
фитогормоном ИУК, а также «Энергия - М» на некоторые компоненты
антиоксидантной системы растения картофеля.
В соответствии с целью исследований были поставлены следующие
экспериментальные задачи:
- изучить особенности влияния регулятора роста мелафена, мелафена
совместно с фитогормоном ИУК, а также кремнийорганического регулятора роста
«Энергия - М» на активность ферментов-антиоксидантов в органах растения
картофеля;
- изучить влияние регуляторов роста растений мелафена, мелафена
совместно с фитогормоном ИУК, а также кремнийорганического регулятора роста
«Энергия - М» на содержание продуктов перекисного окисления липидов в
органах картофеля.
Научная новизна. Впервые исследовано действие мелафена совмество с
ИУК
на
активность
ферментов-актиоксидантов
(каталаза,
пероксидаза,
полифенолоксидаза) в органах картофеля. Выявлена специфика действия
кремнийауксина
«Энергия-М»
на
активность
ферментов-антиоксидантов.
Установлена связь активности изучаемых ферментов с процессом перекисного
5
окисления липидов, при действии мелафена, мелафена совместно с фитогормоном
ИУК и кремнийорганического регулятора роста «Энергия - М».
Практическая значимость. Результаты научных исследований расширяют
представление о действии синтетических регуляторов роста на антиоксидантную
систему растений. Полученные данные имеют практическую значимость и могут
быть применены в растениеводстве, биотехнологии, сельском хозяйстве и т.д.
Апробация. Основные результаты исследования были представлены на
итоговых студенческих научных конференциях в рамках «Недели науки – 2017»,
« Недели науки – 2018».
Публикации. Кириллова И.Г., Гоманкова И.А., Адамов С.В., Самохвалов
М.С. Ботаника в современном мире / Труды XIV съезда Русского ботанического
общества и конференции – М.: АЛЕФ Махачкала: Т. III. – 2018. С. 279 – 281.
Структура и объем работы. Выпускная квалификационная работа состоит
из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание
изложено на 62 страницах печатного текста, включает 4 таблицы, 8 рисунков, 1
приложение. Библиографический список состоит из 86 наименований.
6
I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ
РАСТЕНИЙ И ЕЁ РЕГУЛЯЦИЯ
Антиоксиданты (АО) – это химические вещества, способные связывать
свободные радикалы и тем самым замедлять процессы окисления. В переводе с
латинского, «anti» – «против», «оxys» – это «кислый», то есть антиоксидант, если
буквально, – это «противоокислитель». Ключевую роль в предотвращении
повреждений окислительного характера играют универсальные и важнейшие для
растений ферментативные и неферментативные системы дезактивации активных
форм кислорода (АФК). Общим свойством антиоксидантов должна быть
способность прекращать радикальные реакции образованием устойчивого,
желательно, нетоксичного продукта. В ходе эволюции растения сформировали
целую сеть метаболических реакций направленных на инактивацию активных
форм кислорода или на снижение их количества, или на предотвращение их
формирования. Такая сеть метаболических реакций, вовлеченные в нее ферменты
и низкомолекулярные соединения, получила название – антиокисдантной
системы[1,2].
В процессе жизнедеятельности живых систем в результате естественных
процессов метаболизма могут возникать свободные радикалы (перекисные,
алкоксильные, алкильные), а также активные формы кислорода (АФК), такие как
супероксид, которые могут запускать дальнейшие цепные реакции и вызывать
повреждающие эффекты на биоструктуры (белки, нуклеиновые кислоты, липиды
мембран и др.). В тоже время в живых системах существуют и естественные
антиоксиданты
(α-токоферол,
убихиноны,
коэнзимы,
белки:
каталаза,
супероксиддисмутаза, а также мелатонин, аминокислоты, глутатион, некоторые
витамины и др.), которые являются ингибиторами этих процессов. В нормальных
условиях существует баланс сил многоуровневых систем прооксидантов и
антиоксидантов, который может быть нарушен, например, в результате действия
7
экзогенных факторов окружающей среды, в том числе экологических или иных
эндогенных факторов, например, связанных со старением [3].
Для предотвращения окислительного стресса и снижения последствий его
воздействия довольно широко используются антиоксиданты, которые в ряде
случаев сочетают эти свойства с биологической активностью. Синтетические
антиоксиданты и биологически активные соединения (БАВ), применяются в
сельском
хозяйстве
для
стимулирования
роста
растений,
защите
от
неблагоприятных факторов внешней среды. При попадании по пищевой цепочке
и при длительном воздействии, они могут оказывать влияние на организм
животных и человека, поэтому представляется важным провести сравнительное
изучение действия антиоксидантов, как на растительные, так и на животные
клетки и субклеточные структуры [4,5].
Исследования академика Н.М. Эмануэля и его сотрудников Института
химической физики РАН внесли большой вклад в развитие теории цепных
процессов и роли прооксидантов и антиоксидантов в живых системах, в поиске и
создании новых препаратов, применимых в биологических системах, в создании
новой фармакологической группы лекарственных соединений - антиоксидантов.
Школой академика Н.М. Эмануэля в ИБХФРАН разработаны и введены в
практику целый ряд антиоксидантов широкого спектра биологического действия,
синтезированных на основе пространственно затрудненных фенолов, это - ионол,
фенозан, а также гибридные антиоксидантов - ИХФАНы. Были созданы также
уникальные препараты, такие как эмоксипин и мексидол, нашедшие применение
в медицинской практике. Перспективными в настоящее время являются
синтезированные в ИБХФ РАН гибридные антиоксиданты - ИХФАНы, которые
сочетают
антиоксидантную
активность
и
способность
избирательно
взаимодействовать с биосистемой. В настоящее время диапазон применяемых
антиоксидантов очень широк и включает в себя пространственно-затрудненные
фенолы, фосфорсодержащие соединения фосфониты и фосфиты, а также
вторичные ароматические амины и тиоэфиры и другие [6].
8
Часто компоненты антиоксидантной системы подразделяют на компоненты
«первичной» и «вторичной» линии защиты. Некоторые исследователи считают,
что первичные защитники взаимодействуют со свободными радикалами,
генерируемыми непосредственно из О2 (в частности с О2•-), тогда как вторичные
защитники нейтрализуют оксиданты, возникающие после дисмутации О 2•-.
Другие исследователи к компонентам первичной защиты относят различные
низкомолекулярные соединения, а к компонентам вторичной защиты
–
антиоксидантные ферменты.
По нашему мнению, наиболее удачную классификацию антиоксидантных
систем предложил Davies K , согласно которому, антиоксидантная система
включает в себя: высокомолекулярные соединения – ферменты, каталаза,
пероксидаза, СОД, а также белки, способные связывать ионы Fe и Cu,
являющиеся
катализаторами
свободнорадикальных
процессов.
Для
ферментативных антиоксидантов характерны высокая специфичность, строго
определенная органная и клеточная локализация, а также использование в
качестве катализаторов металлов Cu, Fe, Mn, Zn, Se. Наряду с ферментами в
растениях
функционируют
низкомолекулярные
соединения,
α-токоферол,
каротиноиды, аскорбиновая кислота, глутатион, сахара и сахароспирты (маннит и
сорбит), пролин, соединения фенольной природы, полиамины. При этом можно
говорить
о
своеобразных
эффективность
антиоксидантных
функционирования
которых
цепях
переноса
определяется
электронов,
работой
всех
компонентов.
Полагают, что уровень активности внутриклеточных ферментативных
антиоксидантных систем генетически детерминирован, причем избыточное
накопление в клетках супероксидного анион-радикала или перекиси водорода
сопровождается депрессией участков генома, ответственного за активность
внутриклеточных ферментативных антиоксидантных систем.
К антиоксидантной системе относится также ряд ферментов, необходимых
для
регенерации
активных
форм
антиоксидантных
соединений
-
монодегидроаскорбатредуктаза, дегидроаскорбатредуктаза, глутатионредуктаза.
9
Формирование антиоксидантной системы является эволюционным процессом. У
некоторых видов растений и экофизиологических групп конститутивный уровень
и спектр как высокомолекулярных, так и низкомолекулярных антиоксидантов
различается [7,8,9].
В
клетке
различные
компоненты
антиоксидантной
системы
компартментализованы таким образом, чтобы создать максимальную защиту.
Например, супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза находятся не
только в цитозоле, но локализованы также и в митохондриях, которые являются
основным генератором свободных радикалов. Несмотря на то, что в понимании
механизма действия отдельных антиоксидантных ферментов и соединений
имеется
определенный
прогресс,
комплексность
и
сложность
работы
внутриклеточной сети различных компонентов антиоксидантной системы
затрудняет понимание взаимоотношений между компонентами и создание
целостной картины работы этой защитной системы.
Регуляторные
или
компенсаторные
механизмы
функционирования
антиоксидантной системы растений, в нормальных и стрессовых условиях, очень
важны при изучении защитного ответа растения. Поскольку антиоксидантная
система – это целая сеть биохимических реакций, необходимость существования
таких механизмов очевидна. Несмотря на это и на обширную литературу,
посвященную
функционированию
антиоксидантных
ферментов
и
низкомолекулярных метаболитов, очень немного известно о регуляторных или
компенсаторных механизмах функционирования антиоксидантной системы.
Более того, остается практически не изученным вопрос, как функционируют
антиоксидантные ферменты при изменениях в метаболизме низкомолекулярных
веществ, например, пролина, и как изменяется в этих условиях окислительновосстановительный гомеостаз клетки.
Биохимические
свойства
антиоксидантных
ферментов
и
различная
субклеточная локализация, дифференциальная индукция их активности и
дифференциальная экспрессия генов, кодирующих эти ферменты, а также
изобилие
низкомолекулярных
антиоксидантов,
делает
антиоксидантную
10
защитную систему многоцелевой и легко приспособливаемой. Эти свойства
позволяют ей контролировать уровень АФК постоянно, временно и спорадически.
В связи с этим, мы рассматриваем отдельно антиоксидантные ферменты и их
функционирование в растениях [10,11,12].
1.1 Характеристика антиоксидантов растений
В настоящее время число соединений, относимых к антиоксидантам,
постоянно возрастает, однако их универсальной классификации пока нет.
Наиболее удобно характеризовать группы антиоксидантов в зависимости от их
молекулярных масс, при этом первую группу составляют низкомолекулярные
соединения, а вторую – высокомолекулярные ферменты, белки и пептиды,
способные связывать ионы металлов переменной валентности [14,15]. Ферменты
антиоксидантной системы растений принимают участие в регуляции метаболизма в
ходе онтогенеза и имеют особую важность для растений в обеспечении быстрой
приспособленности к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Наличие
нескольких ферментов, выполняющих одну и ту же каталитическую функцию, –
весьма ценное свойство, расширяющее адаптационные возможности организма, что
особенно важно для жизнедеятельности растений – организмов, не имеющих
стабильной внутренней среды. При окислительном стрессе ферментативная
антиоксидантная система может становиться неэффективной. Причины этого –
быстрая инактивация конститутивного пула ферментов свободными радикалами,
значительное время необходимое для индукции их синтеза. В этих условиях
повышается значение низкомолекулярных неферментативных антиоксидантов [7].
В настоящее время принято считать, что первой линией защиты клеток от
образования супероксид радикала является СОД (Cu/Zn–СОД, Fe–СОД, MnСОД), локализованная в различных компартментах клетки: хлоропластах,
митохондриях,
пероксисомах,
цитозоле
и
апопласте
[1].
Супероксиддисмутаза (СОД) – один из ключевых ферментов антиоксидантной
защиты. Она существенно ускоряет реакцию дисмутации супероксида с
образованием
пероксида
водорода
и
молекулярного
кислорода.
11
Супероксиддисмутаза имеет несколько изомерных форм, различающихся по
первичной структуре, молекулярной массе и природе металлов, входящих в
активный центр. Ее медь-цинковая форма (Сu-Zn-СОД; мол. м. 30-33 кДа)
содержится
в
цитозоле,
межмембранном
пространстве
митохондрий,
пероксисомах; Мn-СОД (мол. м. 75-94 кДа) – в матриксе митохондрий,
пероксисомах, обнаруживается также у бактерий; Fе-СОД (мол. м. 36-48 кДа),
характерна для микроорганизмов, зафиксирована в пероксисомах и митохондриях
[15]. В хлоропластах растений основным фактором элиминирования О 2 также
является СОД. Здесь обнаружены мембраносвязанная и стромальная формы
фермента: Сu-Zn-СОД и Fе-СОД. Структура и свойства СОД изучены достаточно
полно. Фермент термостабилен и выдерживает нагревание при 100 °С в течение 1
мин, а также устойчив к колебаниям рН в диапазоне от 2 до 12 [14,16] .
Механизм взаимодействия СОД с супероксидным радикалом точно не
выяснен.
Предполагается,
что
сначала
одна
молекула
супероксида
взаимодействует с активным центром фермента, при этом металл, входящий в
активный центр, восстанавливается, а супероксидный радикал окисляется до
молекулярного кислорода:
Cu2+ + O2·- → Cu+ + O2
Затем при участии второй молекулы супероксидного радикала происходит
обратное окисление металла, при этом супероксид восстанавливается до
пероксида водорода:
Cu+ +O2·- + 2H+ → Cu2+ + H2O2
Антиоксидантный фермент каталаза впервые был описан Loew в 1901 году.
Каталаза является гемсодержащим тетрамерным ферментом, осуществляющим
реакцию
разложения
перекиси
водорода
с
образованием
молекулярного
кислорода и воды:
2 H2O2 → 2H2O + O2
Фермент начинает работать только при достаточно высоком содержании
H2O2. Каталаза – оксидоредуктаза с молекулярной массой около 250 кДа. Это
двухкомпонентный фермент, состоящий из белка и соединенной с ним
12
простетической группы, последняя содержит гематин. Каталаза является
гемсодержащим
тетрамерным
ферментом,
осуществляющим
реакцию
разложения перекиси водорода с образованием молекулярного кислорода и воды.
Причем этот процесс, с одной стороны, не требует других соединений со
свойствами восстановителя, а с другой стороны, работает только в условиях
высокой концентрации перекиси водорода. Установлено, что каталаза содержит
0,09% железа, т.е. 4 атома железа на 1 молекулу фермента. Оптимум действия
каталазы при рН 6,5; в более кислых и щелочных средах активность уменьшается.
Один фермент способен вызывать распад 6∙10 6 молекул пероксида водорода в
секунду [17,18,19].
Для живой клетки пероксид водорода является сильным ядом, поэтому все
ферменты образующие и обезвреживающие Н2О2 находятся в пероксисомах органеллах покрытых мембраной. Защита каталазы от высоких концентраций
собственного
субстрата,
по-видимому,
обеспечивается
НАДФН.
Каждая
субъединица тетрамерной молекулы каталазы способна связывать молекулу
восстановленного НАДФН, что предохраняет её от инактивации и повышает
ферментативную активность.
В окисленном состоянии каталаза может проявлять пероксидазную
активность,
участвуя
в
окислении
спиртов
и
альдегидов.
Однако,
в
физиологических условиях пероксидазная активность фермента почти в 10 000
раз ниже каталазной.
Растительные каталазы делятся на три класса. К классу I относятся
ферменты, обнаруженные у однодольных и у двудольных растений. Эти
ферменты участвуют в детоксикации пероксида водорода, который образуется в
пероксисомах и глиоксисомах в условиях нормальной жизнедеятельности
растений. Каталазы класса II характерны для двудольных растений, а класса III для однодольных [1].
Каталаза содержится в пероксисомах, глиокисомах,
митохондриях
обнаружена в
и в хлоропластах растений. Каталаза способна
снабжать
кислородом те участки тканей, куда в силу тех или иных причин доступ
13
затруднен. В зависимости от источника получения фермента варьируется
активность каталазы. Каталаза ингибируется сенильной кислотой, сероводородом,
фторидами. Нитрат-ион способствует сильному торможению активности каталазы
[20,21].
Пероксидазная реакция была открыта в 1855 г. Шенбейном (Ch. F.
Schonbein), а название этой группы ферментов «пероксидазы» предложил в 1898
г. Линоссье (М. Linossier).
Пероксидаза
- двухкомпонентный
фермент
класса
оксидоредуктаз,
состоящий из гематина С34Н32О4N4Fе(III)ОН (низкомолекулярного кофермента,
содержащего железо) и апофермента (белковой частицы, составляющей основную
часть фермента). Пероксидазы различаются по субстратам окисления и строению
активного центра. Это металлопротеин, содержащий железо в гемовой форме.
Пероксидаза катализирует окисление перекисью водорода или молекулярным
кислородом ароматических аминов, анилина, бензидина, тирозина, триптофана,
индола, индолилуксусной кислоты, фенолов и т.д. Источником АФК для работы
пероксидазы могут быть также органические гидроперекиси [22].
Очищенная
кристаллическая
растительная
пероксидаза
имеет
молекулярный вес 44000 относительных единиц. Гематин составляет 1,48% этого
веса. По аминокислотному составу белок пероксидазы обнаруживает некоторые
особенности: в нем отсутствуют триптофан и оксипролин [23]. Геминовая часть
молекулы
–
железопротопорфирин
IХ.
Пероксидаза
может
быть
классифицирована в зависимости от биологических источников их получения
либо в зависимости от природы субстратов, на которые они действуют. К
субстратам, окисляемым пероксидазой в присутствии перекиси, могут быть
отнесены следующие соединения: 1) практически все фенолы (пирокатехин,
пирогаллол, галловая кислота, бензидин, фенилендиамин, билирубин и др.); 2)
ароматические амины (аланин, диметилаланин, паратоллуидин и др.); 3)
йодистый водород; 4) легкоокисляемые вещества (аскорбиновая кислота, нитриты
и др.) [24,25].
14
Пероксидазы
присутствуют
в
различных
компартментах
клетки:
хлоропласты, митохондрии, пероксисомы, цитозоль. Фермент представляет
собой одно
из
звеньев
цепи
переноса
электронов
в
митохондриальной
альтернативной дыхательной цепи [22]. Для пероксидазы доказано ее участие в
окислительно-восстановительных
реакциях
в
процессе
фотосинтеза,
а
обнаружение в митохондриях – на участие в энергетическом обмене клеток; в
образовании ауксина и этилена; восстановлении нитритов, нитратов (в азотном
обмене), дыхательных процессах, участвуют в регуляции развития и органогенеза
и т.п. [26,27].
Ингибиторами пероксидазы могут служить все вещества, которые способны
образовать с железом соединения, разрывающие хотя бы одну из связей в
гемпротеиновом комплексе, или делают невозможным доступ перекисей к железу
и таким путем обратимо или необратимо инактивируют фермент.
Антиоксидантную защиту,
водорода,
осуществляют
связанную с
главным
восстановлением
образом
пероксида
аскорбатпероксидаза
и
глутатионпероксидаза. Кроме того, в вакуолях растений, а также у организмов с
низкой активностью аскорбатпероксидазы детоксикация пероксидов эффективно
обеспечивается гваяколпероксидазой [21].
Аскорбатпероксидаза локализована в хлоропластах и является там главным
ферментом, утилизирующим перекись водорода, так как хлоропласты, повидимому, не содержат каталазы. Обнаружены нормальная и связанная с
тилакоидной мембраной формы. Кроме того, две другие формы локализованы в
мембранах глиоксисом и в цитоплазме. Фермент высокоспецифичен к аскорбату и
быстро теряет активность в его отсутствие. В результате аскорбатпероксидазной
реакции
образуется
восстанавливается
монодегидроаскорбат-ридикал
до
(МДГАск),
аскорбата
стромальной монодегидроаскорбатредуктазой:
Н2О2 + 2Аск → 2МДГАск + 2Н2О
2МДГАск + НАД(Ф)Н+Н+ → 2Аск + НАД(Ф)+
который
(Аск)
15
Тилакоидная монодегидроаскорбатредуктаза проводит эту реакцию с
помощью
не
НАД(Ф)Н,
а
ферредоксина.
При
диспропорционировании
монодегидроаскорбат-радикала возникает относительно стабильный продукт
дегидроаскорбат (ДГАск), который переводится в аскорбиновую кислоту с
участием фермента дегидроаскорбатредуктазы, при этом происходит окисление
восстановленного глутатиона (ГSН) с образованием соответствующего дитиола
(ГSSГ):
2ГSН + ДГАск → Аск + ГSSГ
Глутатионпероксидаза – селенсодержащий фермент, локализованный в
цитоплазме,
плазмалемме
и в
матриксе
митохондрий,
утилизирует
как
органические, так и неорганические пероксиды свободных жирных кислот,
нуклеотидов, нуклеиновых кислот, белков:
2ГSН + Н2О2 → ГSSГ + Н2О
2ГSН + RООН → 4ГSSГ + RОН + Н2О
Значение глутатионредуктазы заключается в сопряжении детоксикации
пероксида с промежуточным редокс-метаболизмом при использовании НАДФН,
восстанавливаяокисленный глутатион:
ГSSГ + НАДФН+Н+ → 2ГSН + НАДФ+
Эта реакция уменьшает или даже предупреждает прогрессирование ПОЛ и
окислительный распад нуклеиновых кислот и белков.
Глутатионредуктаза
–
флавиновый
фермент,
специфичностью к глутатиону,
однако с
катализировать
ряда
восстановление
обладающий
низкой скоростью
других
соединений,
высокой
он может
содержащих
дисульфидную связь. Обнаружено несколько изоформ глутатионредуктаз. В
хлоропластах НАДФН, служащий в качестве доноров электронов для реакции
глутатионредуктазы,
возникает
фотосинтеза [28, 29, 30].
непосредственно
в
световых
реакциях
16
Важнейшими антиоксидантами, обнаруженными у широкого ряда видов от
растений до насекомых и млекопитающих, являются глутатионтрансферазы,
которые
защищают
от
гидрофобных
продуктов
ПОЛ
посредством
их
восстановления, присоединения молекулы глутатиона или нуклеофильного
замещения гидрофобных групп:
RООН + 2ГSН → RОН + ГSSГ + Н2О
Глутатионтрансферазы выполняют и другие функции в клетке: участвуют в
реакциях изомеризации, играют центральную роль в детоксикации ксенобиотиков
и различных токсичных молекул. У растений они обращают на себя внимание, в
связи с участием в ответе на гербициды.
Особый интерес представляет система детоксикации Н2О2 в хлоропластах
растений в связи с тем, что они являются центрами наиболее интенсивной
генерации АФК и, кроме того, не содержат каталазы, хотя каталазная активность
ряда компонентов тилакоидов и стромы не исключается. Элиминирование
пероксида осуществляется сопряженной системой, включающей несколько
ферментов:
аскорбатпероксидазу,
монодегидроаскорбатредуктазу,
дегидроаскорбатредуктазу и глутатионредуктазу. Кроме того, особая роль в
защите от продуктов ПОЛ в хлоропластах растений принадлежит ферментам
алкилгидропероксидредуктазам, которые
проводят
реакцию
восстановления
алкилгидропероксидов до соответствующих спиртов.
Гваяколпероксидазы катализируют
ароматических
соединений
с
окисление
использованием
большого
пероксида
набора
водорода
или
органических пероксидов в качестве акцепторов электронов. Помимо участия
гваякалпероксидаз в процессах лигнификации, распада ауксина и др., им отводят
важную роль и в защите клетки от окислительного стресса. Например, в вакуолях
или клеточной стенке, не имеющих аскорбатпероксидаз, но содержащих в
достаточно высоких концентрациях фенолы и аскорбиновую кислоту, может
функционировать комплекс гваяколпероксидаза-фенолы-аскорбиновая кислота.
При этом фенолы окисляются гваяколпероксидазой, а затем восстанавливаются
17
аскорбиновой кислотой, в результате происходит детоксикация продуктов
окисления фенолов. Таким образом, в клеточных стенках и вакуолях происходит
эффективное
обезвреживание
пероксида
водорода,
что
предотвращает
возможность возникновения его в другие субклеточные структуры. [31, 32].
Исходя из выше изложенного, можно предположить, что, по-видимому, все
три фермента ферментативного антиоксидантного комплекса (СОД, каталаза и
пероксидаза) могли произойти от одного древнего предшественника. Весьма
возможно, что при возникновении, аэробного способа существования, в
результате эволюции, по-видимому, произошла дубликация генов, что и привело
к образованию «семейства» белков, выполняющих сходные функции в клетке.
Примером, косвенно подтверждающим это предположение, может служить тот
факт,
что фермент -
каталаза
проявляет
не
только каталазную,
но
и
пероксидазную активность, которая обеспечивает специфические окислительные
процессы с участием перекиси водорода, приводящие к образованию важных
метаболитов. Относительно Си-СОД также известно, что при рН > 9,0 в
присутствии перекиси водорода она действует как пероксидаза. Установлено, что
«медь-связанные гидрокильные радикалы» - СОД - ОН, которые генерируются в
реакции между ферментом и перекисью водорода, окисляют такие анионные
лиганды, как формат, азид и нитрат. В свою очередь пероксидазы способны
проявлять
и оксидазную активность,
катализируя
окисление
целого
ряда
соединений (гидро- и нафтохиноны, индолил-3-уксусная кислота, НАД(Ф)Н и
другие соединения) с участием молекулярного кислорода.
Полифенолоксидаза катализирует окисление дифенолов, полифенола,
монофенолов, дубильных веществ с помощью кислорода воздуха. Наименее
устойчивы к окислению о-дифенолы, у которых гидроксильные группы
расположены при соседних углеродных атомах:
Пирокатехин -> 1,2-бензихинон
18
Полифенолоксидаза
–
универсальный
растительный
фермент,
присутствующий во всех органах и тканях. Субстратная специфичность
дифенолоксидазы зависит от источника выделения фермента. Она различна у
изоформ, выделенных из одного растения. О-дифенолоксидаза – медьсодержащий
фермент. Ингибиторы фермента – синильная кислота, азид натрия, сероуглерод,
окись углерода, диэтилдитиокарбамат, хелаты. Для проявления активности
оптимален рН 5–7. Под действием дифенолоксидазы растительные фенолы
окисляются в хиноны, которые, конденсируясь, превращаются в меланины.
Конденсация хинонов протекает по свободнорадикальному механизму. Цвет
меланинов зависит от их молекулярной массы. Чем крупнее молекула, тем темнее
окраска, по мере увеличения молекулярной массы цвет меняется от розового до
черного. Окисление фенолов под действием дифенолоксидазы и тирозиназы
(тирозин-2-монооксигеназы) лежит в основе потемнения овощей и фруктов, при
чистке, измельчении, сушке. Потемнение чайного листа в процессе ферментации
также связано с окислением дубильных веществ, в присутствии дифенолоксидазы
и кислорода [33].
Низкомолекулярные антиоксиданты
На
процессы
ПОЛ
существенно
влияют
низкомолекулярные
антиоксиданты. К ним относятся разнообразные соединения - глутатион,
аскорбат, токоферолы, каротиноиды, полиамины, некоторые аминокислоты и др.
В целом все эти вещества можно подразделить на две группы: водорастворимые
антиоксиданты (гидрофильные) и антиоксиданты липидной фазы (гидрофобные)
[9, 15].
Из водорастворимых антиоксидантов наиболее эффективными являются
глутатион и аскорбиновая кислота, находящиеся в водной фазе клетки, в
хлоропластах, митохондриях и других структурах, также в межмебранном
пространстве клеточных органелл. Аскорбат обнаружен не только внутри клетки,
но и в апопласте. Апопластный аскорбат защищает организм от повреждающего
действия озона и других загрязнителей атмосферы, которые проникают в ткань
листа через устьица.
19
Антиоксидантные свойства аскорбата основаны на функционировании
одно-электронных циклических переходов между гидро-, семидегидро- и
дегидроаскорбатными формами, чему способствуют подвижность протонов.
Скорость этих превращений зависит от металлов переменной валентности, других
пар окислитель-восстановитель и рН среды.
Аскорбиновая кислота способна напрямую реагировать с супероксид- и
гидроксильным радикалами, в процессе ПОЛ осуществляет регенерацию
токофероксильного
радикала
монодегидроаскорбата
и
с
последующими
дегидроаскорбата,
которые
образованиями
восстанавливается
в
ферментативных реакциях соответствующими редуктазами.
Защитное действие глутатиона связано с окислением его SН-группы,
приводящим к димеризации в дисульфид. В ходе окислительного стресса
количество окисленного глутатиона резко увеличивается и вслед за этим
активируется синтез восстановленных форм глутатиона. Как и аскорбиновая
кислота,
он
восстанавливает
токофероксильные
радикалы,
Н2О2, ROOH,
обезвреживает вторичные метаболиты окислительного обмена.
Антиоксидантный эффект аскорбиновой кислоты и глутатиона главным
образом реализуется посредством их участия в работе ферментативных
антиоксидантов, особенно ферментов аскорбат-глутатионового цикла [9, 15].
Важной функцией водорастворимых соединений является их роль в
восстановлении других низкомолекулярных антиоксидантов. Так, клеточный ГSН
участвует в поддержании пула восстановленного аскорбата; аскорбиновая
кислота способна восстанавливать мембранно-связанный токоферол, а также
используется
как
высокоспецифичный
донор
в
реакции
эпоксидации
виалоксантина [34].
Кроме непосредственно антиоксидантного действия, глутатион и аскорбат
выполняют многочисленные функции в регуляции метаболизма растений, в
частности,
участвуют
в
поддержании
окислительно-восстановительного
потенциала. Данные соединения обнаружены практически во всех участках
клетки, но в особенно больших концентрациях присутствуют в хлоропластах.
20
Значительные количества аскорбата и глутатиона содержатся и в апопласте.
Недавно выявлено, что плазмалемма содержит специфическую транспортную
систему, переносящую различные формы глутатиона в клетку в симпорте с
протонами, причем предпочтение отдается окисленной форме и конъюгатам
глутатиона
над
его
восстановленной
формой.
Глутатион
также
может
транспортироваться из клетки в клетку. Транспорт через наружную мембрану
обнаружен и для аскорбата. Предполагают, что эти вещества играют важную роль
в поддержании
окислительно-восстановительного статуса
плазмалеммы
и
ассоциированных с клеточной стенкой белков, а также участвуют в биосинтезе
клеточной стенки и стимулирует рост и растяжение, повышая гибкость клеточных
стенок.
Антиоксиданты липидной фазы представлены двумя основными классами
низкомолекулярных соединений. К первому относят фенольные токоферолы и
близкие к ним построению убихиноны и витамин К, обладающие комплексной
антирадикальной
активностью
обеспечивающим
способность
радикальные
присоединенная
процессы
к
[35].
Главным
фенольных
окисления,
ароматическому
антиоксидантов
является
ядру.
действующим
Эти
тормозить
гидроксильная
соединения
началом,
в
группа,
основном
перехватывают перекисные и алкоксильные радикалы, но могут ингибировать
также О2·-, НО2·, 1О2, ОН. Взаимодействие фенольных антиоксидантов с
органическими радикалами приводит к образованию феноксильных радикалов,
которые в дальнейшем могут участвовать в реакциях диспропорционирования с
образованием хинолидных перекисей. Распад хинолидных перекисей приводит к
образованию хинонных форм молекул, которые не обладают антиоксидантными
свойствами и восстанавливаются с помощью других антиоксидантов, в частности,
аскорбата. Фенольные антиоксиданты также участвуют в ингибировании или
инактивации ферментов, активирующих кислород. Механизмы этих процессов
могут быть основаны на конкуренции фенолов с субстратом при связывании с
регуляторным центром фермента, или инактивации активного центра. Огромное
21
количество фенолов, особенно флавоноиды, ингибирует простагландинсинтазу,
липоксигеназу, миелопероксидазу, НАД(Ф)Н-оксидазу и ксантиноксидазу.
Локализующийся в мембранах α-токоферол (витамин Е) вызывает обрыв
цепей свободнорадикального окисления путем взаимодействия с пероксильными
и алкоксильными радикалами с образованием токофероксильного радикала,
который восстанавливается или вступает в реакцию с новыми пероксильными
радикалами. При этом образуется большое число молекулярных продуктов с
эпокси-, кето-, гидроперокси- и другими группами. Таким образом, токоферол
нейтрализует свободные радикалы мемранных липидов, перехватывая и устраняя
их. Токоферол взаимодействует с О2·-, 1О2. Кроме того, токоферолы снижают
проницаемость мембран, а также связывают свободные жирные кислоты, избыток
которых дестабилизирует мембранную структуру.
Второй
класс
предшественники
и
липорастворимых
производные.
антиоксидантов
Антиоксидантная
–
роль
ретинол,
его
каротиноидов
проявляется в основном в ингибировании синглетного кислорода, но они могут
обезвреживать и пероксирадикалы. Наилучшим эффектом обладают (β-каротин и
ликопин, способные хелатировать ионы Fе2+[36]. Показано, что каротиноиды
тушат 1О2 главным образом по физическому механизму. Антиокислительная
функция этих веществ состоит также в том, что они – тушители триплетного
состояния хлорофилла, являющегося одним из источников образования О2 [37].
Скорость ПОЛ существенно зависит от структурной организации фосфолипидов мембран: чем плотнее их упаковка, тем меньше скорость окисления.
Способностью стабилизировать липиды мембран обладают токоферолы, витамин
К, убихиноны, каротиноиды, холестерол, другие стерины. Встраиваясь боковыми
цепями между НЖК мембран, эти вещества образуют комплексы с их двойными
связями. К структурным антиоксидантам относят и другие соединения.
В настоящее время происходит активный поиск новых антиоксидантов,
природных
и
синтетических.
Обнаружены
антиоксидантные
свойства
низкомолекулярных стероидов – витамина Д3 и экдистерона, моносахаридов,
некоторых
дипептидов
–
карнозина,
карцинина,
и
др.
Они
способны
22
непосредственно взаимодействовать с активными радикалами, восстанавливать
гидроперекиси, хелатировать металлы переменной валентности.
Отличительной
особенностью
большинства
эндогенных
низкомолекулярных антиоксидантов является нелинейная зависимость между их
концентрацией и степенью ингибирования свободнорадикальных процессов.
Нерегулируемое
увеличение
содержания
веществ
с
выраженными
антиоксидантными свойствами в определенных условиях может привести к
активации
побочных
реакций
с
образованием
прооксидантов
и
АФК
(прооксидантный эффект). Так, из аскорбиновой кислоты и глутатиона при
окислении и автоокислении образуются промежуточные радикальные формы, в
реакциях обмена которых возможно образование Н2О2 и других АФК. Кроме того,
прооксидантная функция может быть связана с восстановлением этими
веществами ионов Fе2+, Сu+ [38].
1.2. Общая характеристика фосфорорганического регулятора роста
мелафена и его действие на физиологические процессы растений
Влияние фосфора на жизнь растений весьма многосторонне. Растения
усваивают фосфор значительно меньше, чем азот, но он играет крайне важную
роль в их жизни. Содержание фосфора в растениях составляет 0,5-1% сухого
вещества, в частности на минеральные соединения приходится около 10-5%, на
органические - 8-90%.
Соотношение минеральных и органических соединений фосфора зависит от
возраста растений и общего обеспечения их фосфором. В молодых растениях
доля органического фосфора значительно больше, чем в старых. Минеральные
соединения фосфора в растениях представлены фосфатами кальция, магния,
калия, аммония и др. Накопление их в стеблях растений является признаком
высокой обеспеченности растений фосфором. Органические соединения фосфора
- это эфиры фосфорной кислоты. К ним относятся фосфатиды, фосфопротеиды,
фитин, цукрофосфаты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, макроэргические
и другие соединения.
23
История обнаружения свойств фосфорорганических соединений (ФОС)
восходит к началу ХХ века. В 1846 году были синтезированы первые
органические инсектициды, производные фосфорной кислоты. Они имели
высокую токсичность и могли загораться на воздухе. Б.А. Арбузов и его коллеги в
1905
году
работали
пестицидными
над
свойствами.
созданием
В
фосфорорганических
Англии,
Германии
и
соединений
США
с
изучение
фосфорорганических соединений было направлено на получение боевых
отравляющих веществ. Фосфорорганические соединения были введены
в
сельскохозяйственное производство в 1965 году. Они оказались не только просты
в синтезе, но и эффективны против насекомых. В 1970-е годы половина из 20
наиболее
распространенных
в
мире
инсектицидов принадлежала
фосфорорганическим соединениям. Они не утратили своих преимуществ и
в
настоящее время [41, 42].
В 2000 году синтезирован мелафен,
препарат нового поколения,
действующий как регулятор роста растений. Он представляет собой меламиновую
соль бис(оксиметил) фосфиновой кислоты, которая получается в одну стадию с
высоким выходом из промышленно доступных продуктов. Мелафен был
синтезирован в Институте органической и физической химии им. А.Э.Арбузова
Казанского научного центра РАН С.Г.Фаттаховым, Н.Л.Лосевой и др. (рис.1). В
молекуле мелафена присутствуют кислотная, фосфорильная и оксиметильная
группы, потенциально способные связываться с различными мишенями в
растительной и животной клетке. Мелафен - это запатентованный препарат, при
его использовании для увеличения урожайности и качества получаемой
сельскохозяйственной продукции рекомендуются водные растворы мелафена в
концентрациях 1×10-8-1×10-7 М(1×10-10-1×10-9М) [43, 44, 45].
Синтез мелафена прост и технологичен, исходные вещества являются
промышленно доступными. Препарат растворим в воде и его водные растворы
стабильны при хранении годами. Мелафен обладает высокой эффективностью и
широким
спектром
действия
при
чрезвычайно
низких
применяемых
концентрациях. Препарат малотоксичен для теплокровных (LD50 2000 мг/кг на
24
мышах и 6000 мг/кг на крысах) и не обладает ДНК – повреждающей и мутагенной
активностью в широком диапазоне концентраций. Фосфиновая группа молекулы
мелафена, обладающая высокой активностью, действует подобно фосфатной
группе АТФ при контакте с внешней мембраной растительной клетки и усиливает
сигналы к осуществлению метаболических процессов [46,47,48].
Рис.1. Структурная формула препарата мелафен
Ранее было установлено, что предпосевная обработка семян значительного
числа сельскохозяйственных культур мелафеном в концентрациях 3×10-10% 3×10-9% приводит к увеличению урожайности на 12-18% при одновременном
улучшении качества и питательной ценности получаемой продукции. Такая
прибавка, возможно, обеспечивалась повышением энергии прорастания.
Как известно в организме растения окислительный режим регулирует
ферменты каталаза и пероксидаза. Их интенсивность рассматривается в качестве
интенсивности и продуктивности общего обмена. Также защищают живые
организмы от повреждения перекисью водорода, образовавшейся в результате
окислительно-восстановительных реакций. Выявленная динамика активности
ферментов, вероятно, объясняется повышенным востребованием энергии на
интенсификацию физиолого-биохимических процессов в прорастающем семени.
Эта энергия поступает преимущественно при окислении запасных питательных
веществ (углеводов и липидов), сопровождающихся образованием большого
количества перекисных соединений, утилизируемых каталазой [49, 50].
25
Новый вклад в выяснение воздействия малых доз мелафена принадлежат
академику Коновалову и сотрудникам. Ими было обнаружено, что мелафен в воде
образует различные супрамолекулярные системы с участием молекул воды, в
области низких концентраций. В области концентраций растворов мелафена ниже
М, образуются наноассоциаты и наблюдается стимулирующий эффект на рост
клеток хлореллы, на всхожесть и интенсивность прорастания семян озимой
пшеницы. На модельных системах методом дифференциальной сканирующей
микрокалориметрии,
было
показано,
что
термодинамические
параметры
(энтальпия, максимум температурного перехода и кооперативность) липидных
доменов в липосомах из ДМФХ (димиристоилфосфатидилхолин) изменяются в
присутствии мелафена (10-17-10-3М) [51, 52, 53, 54].
Мелафен, как установлено в ряде работ, повышает стрессоустойчивость
растений в условиях засухи и переохлаждения. При этом растения приобретают
более развитую корневую систему и высоту проростков. Механизм действия
мелафена все еще находится в стадии изучения, проводятся многочисленные
исследования,
показывающие
многоплановость
воздействия
мелафена
на
метаболизм растительной клетки. Так, было установлено, что мелафен оказывает
мембранотропное действие, в очень низких концентрациях оказывает влияние на
энергетику митохондрий, изменяя физико-химические свойства липидного бислоя
мембраны, повышает активность РНК-полимеразы I, влияет на экспрессию гена
раннего светоиндуцированного белка хлоропластов ячменя в условиях стресса, а
также вызывает мелафен-индуцированное тирозиновое фосфорилирование белков
темновой стадии фотосинтеза в концентрации 10-8 и 10-6 М [55, 56, 57, 58].
Как было показано ранее, у растений при холодовом воздействии
происходит разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования, за счет
накопления в митохондриях эндогенных жирных кислот, и переходу их в
низкоэнергетическое состояние. Важную роль в проницаемости мембран
митохондрий
играют
ионы
Са2+,
при
этом
увеличение
ионов
Са2+
и
взаимодействие со свободными жирными кислотами (ЖК) приводит к открытию
26
пор и набуханию митохондрий, это приводит к запуску программированной
гибели путем апоптоза.
Регулятор роста растений мелафен, в низких концентрациях (2×10-10-2× 10М), как было установлено, повышает устойчивость растений к стрессовым
9
воздействиям. Ранее было показано, что в митохондриях, полученных из
проростков гороха, семена которых подвергались воздействию холод - засуха,
изменялось соотношение насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (ЖК)
липидов митохондрий в сторону увеличения насыщенных ЖК. Предварительная
обработка семян гороха мелафеном, в концентрации 2×10 -12 М, предотвращала эти
изменения в ЖК составе липидов мембран митохондрий [59, 60, 61].
Выяснение механизмов ростстимулирующего эффекта препарата мелафен
показало, как и ожидалось с позиции передачи сигнала, что он обусловлен
активацией энергетических процессов, в частности, дыхания и фотосинтеза,
причем препарат в большей степени оказывал влияние на циклическое
фотофосфорилирование. При этом увеличивалась и общая скорость термогенеза,
характеризующая эффективность использования энергии клеткой. Препарат
мелафен оказывал влияние на синтез белков, о чем можно судить по результатам
изменения интенсивности роста и энергетических процессов хлореллы при
совместном действии препарата и ингибиторов синтеза белков. Причем
экспериментальные данные позволили заключить, что мелафен оказывает
большее действие на 80S рибосомы.
В работах Фаттахова С.Г. показано, что эффект действия мелафена может
быть обусловлен его антиоксидантными свойствами, которые могут приводить к
снижению
интенсивности
процессов
свободно-радикального
окисления,
предотвращению активации перекисного окисления липидов и сохранению
морфологии митохондрий. Кроме того, существует предположение, что мелафен
осуществляет свое воздействие на клетку по типу действия фитогормонов
(кинетина), и обладает действием, сходным с действием сигнальной АТФ [44].
Также установлено, что в эквимолярной концентрации АТФ, кинетин и мелафен
оказывают однонаправленное и близкое по величине увеличение роста
27
растительных
клеток
хлореллы
и
в
одинаковой
степени
стимулируют
энергетические процессы в этих клетках. Не исключено, что мелафен может
действовать не только как антиоксидант, но и как сигнальная молекула.
Был проведен ряд экспериментов по изучению действия мелафена на
митохондрии растительных и животных клеток и обнаружено, что антиоксидант
мелафен в малых дозах предотвращал изменение в жирно - кислотном составе
митохондрий, оказывал существенное воздействие намикровязкость, уровень
ПОЛ,
активировал
перенос
электронов
при
окислении
НАД-зависимых
субстратов, а также изменял структурные характеристики мембран митохондрий
гороха. Однако не было определено, как меняется морфология митохондрий при
стрессе в условиях незначительного охлаждения и засухи и оказывает ли мелафен
существенное воздействие на морфологию митохондрии растительных клеток,
после
предварительной обработки семян растений мелафеном
в малых
концентрациях [62].
***
Таким образом, анализ литературных данных по вопросу действия
мелафена на растенеия картофеля показал, что недостаточно исследований по
совместному действию мелафена и фитогормонов на антиоксидантную систему
растений.
1.3 Общая характеристика кремнийорганического регулятора роста
«Энергия-М» и его действие на физиологические процессы растений
Кремний является одним из наиболее распространенных элементов на
нашей планете. Он занимает второе место после кислорода. Однако в свободном
состоянии он не встречается. Он присутствует в основном в форме двуокиси
кремния (SiO2), ее гидратов, силикатов и алюмосиликатов, которые не доступны
для растений. В то же время потребность в кремнии для многих растений
сопоставима с азотом, фосфором, калием. По содержанию в растениях он
занимает четвертое место после кислорода, углерода и водорода. Кремний
участвует во многих процессах обмена веществ растений. Чем больше кремния
28
содержат растения, тем устойчивее они к различным неблагоприятным факторам
среды: заморозки, засуха, вредители, болезни и другие.
В то же время по данным Zhaojun Li,
кремний повышал устойчивость
чувствительного и устойчивого сортов пшеницы к заморозкам (-5°С). Авторы
связывают это с антиоксидантной активностью кремния, его способностью
снижать интенсивность липидного переокисления и удерживать воду в тканях
листа. О положительном влиянии кремния на антиоксидантные защитные
механизмы
растений
пшеницы
в
условиях засухи
указывают
в
своих
исследованиях.
В работе Gong Haijun, установлено, что в условиях засухи использование
кремния для обработки растений пшеницы способствовало улучшению водного
баланса
на
фоне
повышения
(супероксиддисмутазы
(СОД),
активности
каталазы,
антиоксидантных
ферментов
глютатионредуктазы),
содержания
жирных кислот, фотосинтетических ферментов, растворимых белков и общего
количества тиолов. При этом отмечалось уменьшение количества перекиси
водорода, активности кислой фосфатазы и окислительного повреждения белков. В
условиях
засухи
растения,
обработанные
кремнием,
больше
поглощали
углекислоты (СО2) в сравнении с необработанными. Следовательно, кремний
принимает активное участие в метаболических и физиологических процессах,
протекающих в условиях стресса, вызванного засухой.
Во многих странах мира в практике сельского хозяйства широко применяются
кремнийорганические соединения, оказывающие положительное влияние на рост,
развитие,
урожайность сельскохозяйственных культур. Кремнийорганические
соединения регулируют активность каталазы, пероксидазы, нитратредуктазы,
инвертазы,
фосфатазы, предполагается их участие в синтезе антиоксидантов
специфической и неспецифической природы, осуществляющих защиту растений в
процессе адаптации к неблагоприятным условиям. Несмотря на рост числа
публикаций по вопросам использования соединений кремния, механизмы их
действия на растения остаются недостаточно изученными. Практически отсутствуют
29
сведения об их влиянии на активность антиоксидантных ферментов, хотя и известно,
что кремний играет антистрессовую роль [63, 64].
За последние 30 лет все большее внимание ученых привлекают
синтетические аналоги ауксинов из класса фенил - и феноксиуксусных кислот.
Как правило, это их сложные эфиры или различные соли. Среди солей особое
место занимают аммониевые соли, благодаря их более мягкому действию и малой
токсичности, эти производные представляют наибольший практический интерес.
Российским учёным удалось разработать метод выделения активного вещества
ауксинов в виде кристаллического порошка. Синтетический аналог «Энергия-М»
прошел
все
лабораторные,
доклинические
и
клинические
испытания
и
зарегистрирован в качестве нового отечественного иммуномодулятора и
адаптогена.
Результаты
исследований
позволяют
считать
«Энергия-М»
сильнейшим не гормональным, экологически безопасным стимулятором роста
растений, животных и птиц [65].
Основанием
предположение
для
проведения
о
связи
настоящего
процесса
исследования
формирования
послужило
продуктивности
сельскохозяйственных культур в определенных условиях среды со способностью их
ферментных систем к нейтрализации активных форм кислорода, и целью работы
было выяснение причастности к этому кремнийорганического соединения «ЭнергияМ».
"Энергия-М"
зарегистрированный
-
новый
в
2008
перспективный
году.
регулятор
Кремнеауксиновый
роста
растений,
биостимулятор,
разработанный ООО «Флора-Си» совместно с ФГУП ГНЦ РФ «ГНИИХТЭОС»,
успешно апробированный на практике и нашедший широкое применение в
сельскохозяйственном производстве [66].
Эти
биорегуляторы
содержат
более
93%
действующего
вещества: крезацин (ортокрезоксиуксусной кислоты триэтаноламиновая соль;
химический класс — триэтаноламины), мивал (1-хлорметилсилатран; химический
класс — органилсилатраны). Крезацин является синтетическим аналогом
30
природных
фитогормонов
растений.
Мивал
—
биокремнийорганическое
соединение, активизирующее биосинтез белка и нуклеиновых кислот.
Кремнийорганический
регулятор
роста
растений
"Энергия-М"
-
кремнепротатрановый регулятор роста и развития растений, представляющий
собой
композицию
силатрана
с
синтетическим
аналогом
фитогормонов
(ауксинов) - протатраном. Препарат не содержит гормональных добавок, не
обладает мутагенными, тератогенными и кумулятивными свойствами [67].
«Энергия-М» ингибирует перекисное окисление липидов в мембране
клетки, повышающее устойчивость сельскохозяйственных культур к резким
сменам погодных условий, существенно повышающее устойчивость растений к
грибковым и вирусным заболеваниям [68]. Применение этих препаратов на более
поздних стадиях развития растений (цветение, плодообразование) стимулирует
эндогенное продуцирование этилена, что ускоряет процессы созревания.
Высокая
полярность
молекул
действующих
веществ
позволяет
им
встраиваться в липидный бислой мембран клеток, таким образом, что
отрицательно заряженные фрагменты их структур остаются на поверхности
мембраны, а биогенный фрагмент внедряется в алкильные цепи липидов.
Адсорбированные в бислое мембраны силатран и протатран взаимодействуют с
полярными группами белков и липидов. Это стабилизирует мембрану клетки и
стимулирует деятельность митохондриального аппарата, оптимизируя протекание
в них метаболических процессов. Протатран стимулирует растяжение и деление
клеток, участвует в процессах их дифференциации. Проникая в клетки,
связывается со специфическими рецепторами, оказывающими влияние на
функциональную активность мембран, полирибосом и ядерного аппарата.
Комплекс протатрана с рецептором, поступая в ядро, активирует синтез всех
форм РНК, в том числе матричных, что приводит к формированию новых
полирибосом и синтезу белков в цитоплазме (рис.2.) [69, 70, 71, 72].
31
Рис. 2. Структура кремнийорганического регулятора роста
Несмотря на постоянно возникающие сложные метеоусловия в различных
почвенно-климатических
зонах
России,
применение
препарата
позволяет
получать гарантированные урожаи продукции растениеводства с прибавкой
"Энергия-М" от 15 до 45%. Данный препарат обладает высокой биологической
активностью, позволяющей воздействовать на растение на протяжении всего
вегетационного периода, способствуя лучшему использованию питательных
веществ растениями, ускоряя их рост и повышая устойчивость к заболеваниям
[73, 74, 75].
Кремнийорганический
регулятор
роста
"Энергия-М"
способствует
получению максимальной урожайности, при этом воздействуя не только на
семена, но и на растения находящиеся в вегетативном состоянии. Высокая
мембранопроникающая
способность и
стимуляция
на
клеточном
уровне,
позволяющая также использовать низкие концентрации препаратов (5-10,0 г/т
семян и 5 -20 г/га по вегетирующим растениям). Антиоксидантное действие,
препараты ингибируют перекисное окисление липидов в мембране клетки.
Адаптогенное
действие,
повышающее
устойчивость
сельскохозяйственных
культур к экстремальным температурам (засуха, заморозки) или к резким сменам
погодных
условий.
Фунгицидное
действие,
существенно
повышающее
устойчивость растений к грибковым и вирусным заболеваниям, а также
32
эффективная защита от септориоза, бурой ржавчины, оливковой плесени,
мучнистой росы, корневой гнили и др. Препарат легко усваивается растениями,
быстро включается и активизирует обмен веществ, повышает защитные функции
растения, устойчивость к стрессам, безопасен для окружающей среды [76,77, 78].
Значительное улучшение устойчивости растения благодаря фунгицидному
воздействию препарата на растения. Это позволяет сделать его практически
невосприимчивым к различным вирусным и грибковым заболеваниям. Комнатные
растения
и сельскохозяйственные
культуры,
при помощи адаптогенного
воздействия, становятся более устойчивыми к температурным изменениям. Это
позволяет избежать промерзания корней в случае наступления резких заморозков.
Кремнеауксиновый биостимулятор "Энергия-М" обладает антиоксидантным
воздействием, которое проникает на уровне клеток растения и их мембран.
Препарат воздействует на растение на клеточном уровне, что и позволяет
добиться наиболее эффективного результата. Для достижения необходимого
эффекта необходимо использование препарата с низкой концентрацией, чего
нельзя сказать о его многочисленных аналогах.
Улучшения касаются не только уровня урожайности, но и качества самой
продукции сельскохозяйственного
назначения.
"Энергия-М" не
позволяет
растениям впитывать многочисленные нитраты, которыми в свое время была
обработана почва, а также тяжелых металлов, что в несколько раз увеличивает
срок хранения готовой продукции. Этот препарат отвечает всем имеющимся
стандартам и полностью безопасен для окружающей среды. Он относится к тому
классу веществ, к которым относится навоз, производимый в домашнем хозяйстве
[79, 80].
Устойчивость к патогенам обеспечивается также повышением активности
антиоксидантных ферментов и синтезом фенольных продуктов, фитоалексинов,
терпеноидов, алкалоидов, флавоноидов, которые влияют на взаимодействие
между
растениями
и
окружающими
их
насекомыми-вредителями
и
фитопатогенами, действуя как защитные агенты. Следовательно, используя
33
кремнийорганические соединения, можно снизить пестицидную нагрузку на
агроценозы, что было показано на рисе, огурце, ячмене, розах, сахарной свекле.
На растения огурца (Cucumis sativus L.) показано, что в условиях солевого
стресса
кремний
аскорбатпероксидазы,
активизировал
деятельность
супероксиддисмутазы,
гваяколпероксидазы,
дегидроаскорбатредуктазы,
глутатионредуктазы и снизил окислительное повреждение мембран клеток. Под
действием кремнийорганических соединение в листьях томатов (Solanum
lycopersicum L.) повысилась активность каталазы и супероксиддисмутазы, при
избытке солей в среде снизилась концентрация малонового альдегида и уровень
содержания пероксида водорода [81, 82].
Препарат активизирует столонообразование, способствует формированию
товарных клубней. По данным Всероссийского НИИ картофельного хозяйства, а
так же по результатам производственных испытаний 2005-2013 гг., малообъемная
обработка клубней при посадке в баковой смеси с ядохимикатами дает прирост
общей урожайности 25-40% и в среднем на 30% увеличивает выход товарной
продукции. Норма расхода «Энергия - М» на 1 т клубней - 2-3 г\10 л. баковой
смеси. Положительный эффект (при отсутствии обработки клубней) оказывает
применение "Энергия-М" по вегетирующим растениям, в начальный период
роста, в фазу бутонизации (15 г\га). В ходе производственных испытаний на
сортах с коротким сроком вегетации максимальный прирост урожайности
составил 37% после обработки клубней во время посадки и вегетирующих
растений.
По данным Краснодарского НИИ овощного и картофельного хозяйства
применение «Энергия-М» на перце сладком, луке репчатом и капусте
белокочанной в жаркое и сухое лето повышает влагоудерживающую способность
растений, выносливость к высоким температурам [83]. Обработка семян и
растений "Энергия-М" позволила увеличить урожайность лука на 27,3%; перца
сладкого
на
21,6%;
капусты
на
10,7-19,4%.
По
данным
Кубанского
ГосАгроУниверситета, урожайность томатов увеличилась на 29%, огурца на 24,
4%. При этом снижается содержание нитратов, увеличение сроков хранения,
34
сохранение свойств, при транспортировке. Исследования Калмыковой Е.В.
свидетельствуют о перспективности применения препарата «Энергия-М» при
возделывании перца сладкого, так как он позволяет повысить урожайность,
улучшить
качество
продукции
при
низких
затратах
труда
и
высокой
рентабельности [84, 85, 86].
***
Анализ
литературных
данных
по
действию
кремнийорганических
регуляторов роста показал, что достаточно данных на продуктивность разных
растений. Вместе с тем практически нет данных на антиоксидантную систему
растений, в частности на перекисное окисление липидов.
35
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Характеристика объекта исследования
Для исследований использовали растения картофеля сорта «Удача»
селекции ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха (рис. 3). Основу сорта
составил картофель «Вильня» и «Анока». Новоиспеченный картофель «Удача»
прекрасно зарекомендовал себя в самых разных регионах: от Северо-западных
областей России до Черноземья, от Поволжья и до Дальнего Востока. Главная его
особенность - высокая приспосабливаемость. Урожайность с гектара составляет
40-45 т даже в условиях жаркого и засушливого лета. Кусты у этой картошки
раскидистые,
густооблиственные,
высотой
около
40
см.
Листья
имеют
насыщенный темно-зеленый окрас и слегка рассеченную форму. Цветение
непродолжительное, но обильное, соцветия соединены в небольшие кисти.
Венчики цветков белые, чашелистики сильно выгнуты вниз. После цветения
образуются немногочисленные ягоды с семенами.
Сам картофель имеет округло-овальную форму и небольшое количество
мелких глазков. Окрас клубней – от кремового до светло-коричневого. Кожица
гладкая, очень тонкая, поэтому количество отходов при чистке минимальное.
Сырая мякоть белого цвета, в процессе варке может слегка желтеть, особенно,
если в качестве подкормок использовались калийные и хлористые удобрения.
Достоинства у сорта, выделяющие его среди других продуктов селекции,
следующие:
- устойчивость к заболеваниям (рак картофеля, ризоктониоз, мозаика,
парша). Поражение вирусными заболеваниями бывает очень редко;
- устойчивость к механическим воздействиям. Сорт очень хорошо подходит
для механического сбора и транспортирования. Это особенно важно, если
картофель выращивается в коммерческих целях;
- невосприимчивость к низким температурам. Для активного прорастания
клубней достаточно температуры воздуха в плюс 10 градусов. Ростки картофеля
36
отлично развиваются и при облачной, и при умеренно-прохладной погоде. Срок
высадки для центральных регионов – конец апреля. Ближе к северу картошку
высаживают в середине мая месяца.
- быстрое завязывание клубней. Примерно через 1,5 месяца после появления
всходов молодой картофель вполне пригоден в пищу. Масса клубней варьируется
от 60 до 80 г. Молодой картофель приятный и нежный на вкус. Величина
урожайности с 1 га после 2 месяцев вегетации составляет от 20 до 25 т.;
- Отличная лёжкость. При раннем созревании, картофельные клубни
прекрасно сохраняются «от урожая до урожая». Важно только обеспечить
нормальные условия для хранения. При этом картофель не утрачивает своих
вкусовых качеств;
- отличные вкусовые характеристики. Клубни не водянистые, одинаково
хорошо подходят для картофельного пюре, запекания и жарки. Этот сорт по праву
считается одним из наиболее вкусных.
Рис.3. Картофель сорта «Удача»
37
2.2 Условия проведения опытов
Растения выращивали в условиях вегетационного домика в почвенной
культуре на серой лесной почве (рис. 4). В период закладки опытов в почву
вносили оптимальные количества для картофеля азота, фосфора и калия
(N90P60K150), соответственно 2,3 г, 0,7г, 3,1 г элемента на сосуд. В вегетационном
сосуде с 10 кг почвы выращивали 1 растение и поддерживали влажность 60 % от
полной
влагоёмкости
замачивания
почвы.
посадочных
Обработку регуляторами
клубней
в
водных
проводили
растворах
путем
следующих
концентраций: мелафена – 10-6 %, ИУК -10-5 %, «Энергия М» - 10-3 % в течение 8
часов.
Рис. 4. Сосуды с опытными растениями в вегетационном домике
38
2.3 Характеристика Методы исследования
Методика определения активности каталазы
Активность каталазы изучали газометрическим определением по объему
выделенного кислорода (рис. 5.), по следующей методике:
Рис. 5. Определение активности каталазы
Взять навеску листьев или частей растения массой 4 г, добавить 0,2 г мела
(для придания щелочной реакции), щепотку песку и тщательно растереть в ступке
с небольшим количеством дистиллированной воды. Растертую массу по воронке
перенести в мерную колбу на 100 мл и довести дистиллированной водой до
метки. Колбу с растительным экстрактом оставить стоять на 15 минут. В это
время приготовить все части прибора каталазиметра для определения активности
каталазы и проверить его герметичность. По истечении 15 минут, из колбы с
помощью мерной пипетки взять 10 мл экстракта вместе со взвесью и перенести в
одно отделение реакционного сосуда (каталазника). В другое отделение сосуда
поместить 5 мл перекиси водорода. Реакционный сосуд подсоединить остальной
частью прибора каталазиметра. Жидкость в измерительной бюретке установить
39
на 0. Движением
Отметить
реакционного сосуда смешать находящиеся там жидкости.
количество
вытесненной
жидкости,
соответствующей
объему
выделившегося кислорода через следующие интервалы времени: 1 мин, 2 мин, 3
мин, 4 мин, 5 минут. Опыт проводят в трехкратной повторности.
Методика определения активности пероксидазы
Активность пероксидазы изучали методом бояркина, основанном на
определение скорости реакции окисления бензидина под действием фермента
(рис. 6).
Рис. 6. Определение активности пероксидазы
Навеску растительного материала (100мг) растереть в ступке в 10 мл
ацетатного буфера. Перенести в мерную колбу на 25 мл и довести до метки дист.
Водой.
Вытяжка
настаивается
5-10
минут.
Отфильтровать
(можно
отцентрифугировать в течение 10 мин. При 3000 об/мин) в кювету толщиной 2 см
налить 2 мл вытяжки, и 2 мл буферного раствора, 2 мл раствора бензидина.
Кюветы ставят в кюветодержатель в фотоэлектроколориметре. Устанавливают
красный светофильтр (670 нм), а затем «0» для каждой кюветы. В измеряемую
кювету добавляют 2 мл 0,03% перекиси водорода. Одновременно с первой каплей
40
включают секундомер. Измерение прекращаю. Когда стрелка гальванометра
достигает отметки 0,80. Активность фермента рассчитывают по формуле:
А=(D(αβγ)/td
Где D - оптическая плотность равна 0,250; d - толщина слоя жидкости в см
(толщина кюветы); t - время в секундах; α,β,γ - факторы разведения; α отношение количества жидкости, взятой для приготовления вытяжки в мл к весу
навески в граммах; β - степень дополнительно разведения вытяжки (если это
потребуется); γ - степень постоянного разведения вытяжки в реакционной смеси
(при данных условиях - 4). Таким образом результаты отражают изменение
оптической плотности за одну сек на один г сырого веса ткани.
Методика определения полифенолоксидазы
Полифенолоксидаза (о-дифенол: кислород – оксидоредуктаза: 1.10, 3.1),
медьсодержащий
фермент,
катализирует
окисление
орто-дифенолов
в
присутствии кислорода с образованием воды и ортохинонов. Ферментная система
окисляет также монофенолы. В основе действия фермента лежит, по-видимому,
обратимое окисление атома меди:
4Cu+ + 4H++O2→4Cu2++2H2O
Механизм действия фермента основан на возможности образования
комплексов меди фермента с кислородом.
Активность фермента изучали по методу Бояркина по следующей методике:
Навеска растительного материала (500-1000 мг) растирается в фосфатном
буферном растворе (рН 7,0 -7,4) переносится в мерную колбу на 25 мл и
поводится до метки и центрифугируется. В две кюветы толщиной 2 см вносится: 2
мл
вытяжки,
2
мл
парафенилендиамина.
воды
Обе
или
кюветы
буферного
ставятся
раствора,
в
2
мл
раствора
фотоэлектроколориметр.
Уравниваются световые потоки. Стрелка гальванометра стоит на нуле. Ставят
отсчетный правый барабан на 0,250 (оптическая плотность). Определение
проводят при желто-зеленом светофильтре. В левую контрольную кювету вносят
2 мл воды, в правую опытную кювету – 2 мл раствора пирокатехина. Отмечают по
41
секундомеру время от начала приливания пирокатехина до момента, когда
стрелка гальванометра достигнет нулевого положения.
Активность фермента рассчитывают по той же формуле:
A=(D(αβγ)/td
Где D - оптическая плотность равна 0,250; d - толщина слоя жидкости в см
(толщина кюветы); t - время в секундах; α,β,γ - факторы разведения; α отношение количества жидкости, взятой для приготовления вытяжки в мл к весу
навески в граммах; β - степень дополнительно разведения вытяжки (если это
потребуется); γ - степень постоянного разведения вытяжки в реакционной смеси
(при данных условиях - 4). Таким образом результаты отражают изменение
оптической плотности за одну сек на один г сырого веса ткани.
Методика определения содержания малонового диальдегида
Содержание
малоновогодиальдегида
выявляли
по
реакции
тиобарбитуровой кислотой по следующей методике (рис. 7).
Рис. 7. Определение содержания МДА с помощью тиобарбитуровой
кислоты
с
42
Навеску исследуемого материала (0,5 г) измельчают ножницами и
растирают в фарфоровой ступке с 3 мл дистиллированноцй воды. Затем к
гомогенату добавляют 3 мл ТХУ и повторно гомогенезируют. Из полученного
гомогената отбирают в мерные пробирки с притертыми пробками две пробы по 2
мл. К одной из проб добавляют равный объем (2мл) ТХУ; в дальнейшем эту
пробу используют в качестве контроля при спектрофотометрии. К другой пробе
приливают 2 мл раствора ТБК. Пробы инкубируют 30 мин на кипящей водяной
бане, затем охлаждают и центрифугируют 10 мин при 3000 обр/мин. Супернатант
аккуратно отбирают шприцем и промеряют на спетрофотометре или Спеколя
(=532 нм). Количество МДА (А) в растительной ткани выражают в наномолях
МДА на 1 г сухой массы и рассчитывают по формуле:
A=
где
- значение оптической плотности при 523 нм; V – объем
реакционной смеси ( 4 мл); α – отношение общего объема вытяжки к объему
пробы, взятой для определения МДА; Ɛ – молярный коэффициент экстинкции
равный 155 000 л*см 1*моль-1; P – навеска растительного материала, г.
Методика определения содержания гидроперекисей в растительном
материале
Содержание гидроперекисей промежуточного продукта ПОЛ оценивали по
реакции взаимодействия с роданистым аммонием (рис. 8) : взять 4мл вытяжки
приготовленной для МДА. Осадить белок, добавляя 0,4мл 50% ТХУ. Через 5
минут отфильтровать. 2 мл фильтрата довести до 10мл этанолом. К полученному
объему добавить 0,2мл конц HCI и 12мкл 5% соли Мора в 3% HCI. Пробу
интенсивно встряхнуть и через 30 секунд прилить 0,5мл 20% роданистого
аммония.
Развивается
малиновая
окраска,
которую
через
10
минут
спектрофотометрируем против контроля (этанол) при длине волны 480 нм.
Содержание гидроперекиси выражают в единицах экстинции (Е480).
43
Рис . 8. Определение содержание гидроперекисей роданитом аммония
44
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Влияние регулятора роста мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М» на активность каталазы в органах
растения картофеля
Как показали исследования, активность каталазы в листьях в варианте с
мелафеном понизилась (в 1,67 раза), а кремнийорганический регулятор роста
«Энергия - М» увеличил данный показатель (в 1,08 раза). Больший эффект на
активность каталазы оказало действие регулятора роста мелафена совместно с
фитогормоном ИУК (увеличение в 1,3 раза). В клубнях активность каталазы в
варианте с мелафеном понизилась (в 1,02 раза). Фосфорорганический регулятор
роста мелафен совместно с фитогормоном ИУК уменьшил данный показатель (в
1,14 раза). Кремнийорганический регулятор роста «Энергия - М» увеличил
активность каталазы (в 1,13 раза) (табл. 1).
Таблица 1.
Влияние регулятора роста мелафена, мелафена совместно с фитогормоном
ИУК и «Энергия М» на активность каталазы в органах растения картофеля,
мкМ H2O2/г сырой массы
Активность каталазы,
Вариант
Контроль
Мелафен
Мелафен + ИУК
«Энергия - М»
мкМ H2 О2 / (г сырой массы* мин)
Лист
Клубень
522 ±31
684 ±19
313 ±19
672 ±18
691± 42
601±18
565± 34
770±23
45
Повышение активности каталазы связано с накоплением пероксидов, с
увеличением интенсивности дыхания и активация метаболических процессов.
Активность каталазы, по-видимому, определяется количеством субстрата (H2O2).
Чем больше перекиси водорода, тем выше активность каталазы. Падение
активности каталазы в органах растения картофеля, вероятно, связано
уменьшением
содержания
пероксида
в
клетках,
который
с
утилизируется
пероксидазой.
3.2 Влияние регулятора роста мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М»
на активность пероксидазы в органах
растения картофеля
В результате наших исследований установлено, что обработка растений
картофеля регуляторами роста во всех случаях повышает активность пероксидазы
в листьях и понижает её активность в клубнях (табл.2).
Таблица 2.
Влияние регулятора роста мелафена, мелафена совместно с фитогормоном
ИУК и «Энергия - М» на активность пероксидазы в органах растения картофеля
Активность пероксидазы,
Вариант
о.е. / (г сырой массы* мин)
Лист
Клубень
Контроль
118 ± 7
140 ± 8
Мелафен
256 ± 15
92 ± 5
Мелафен + ИУК
272 ± 19
80 ± 7
«Энергия - М»
156 ± 8
124 ± 6
Больший эффект оказала обработка мелафеном совместно с фитогормоном
ИУК (в 2,31 раза) и индивидуальная обработка мелафеном (в 2,17 раза), а в
варианте с кремнийорганическим регулятором роста «Энергия-М» активность
46
пероксидазы повысилась незначительно (в 1,32 раза). Что касается клубней, то в
этом случае наблюдается иная картина. В вариантах с фосфорорганическим
регулятором роста мелафеном активность пероксидазы понизилась (в 1,52 раза),
обработка мелафеном совместно с фитогормоном ИУК также понизила
активность пероксидазы (в 1,75 раза), и кремнийорганический регулятор роста
«Энергия - М» понизил активность (в 1,13 раза).
Таким
образом,
можно
заключить,
что
наблюдается
тенденция
к
увеличению активности пероксидазы в листе во всех опытных вариантах по
сравнению к контрольному варианту. Известно, что пероксидаза - фермент,
который участствует в формировании и лигнификации клеточных стенок
растений, биосинтезе этилена, регуляции уровня ауксина, а также в защите тканей
от
поражений
и
инфекций
патогенными
микроорганизмами.
Так
как,
значительная часть пероксидазной системы связана с процессами биосинтеза, то
можно отметить, что пероксидаза играет существенную роль при адаптации
растения картофеля ко всем видам абиотического стресса. Также есть данные в
литературе, что повышение активности данного фермента, усиливает оксидазные
свойства, что, по-видимому, приводит к устойчивости растении.
3.3 Влияние регулятора роста мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и «Энергия - М»
на активность полифенолоксидазы в
органах растения картофеля
Определение полифенолоксидазы в органах растения картофеля показало,
что происходит уменьшение активности фермента во всех вариантах опытов по
сравнению с контролем (табл.3). Показано, что активность полифенолоксидазы в
листьях
картофеля
понизилась
в
вариантах
с
регуляторами
роста.
Фосфорорганический регулятор роста мелафен понизил активность в 2 раза,
мелафен совместно с фитогормоном ИУК - в 1,69 раз, а кремнийорганический
регулятор роста «Энергия - М» - в 1,41 раза. В клубнях картофеля активность
полифенолоксидазы также понизилась. В варианте с мелафеном её активность
47
понизилась в 1,4 раза, в варианте мелафен совместно с фитогормоном ИУК - в
3,28 раза, а в варианте с кремнийорганическим регулятором роста «Энергия - М»
- в 1,46 раза.
Таблица 3.
Влияние регулятора роста на активность полифенолоксидазы в органах
растения картофеля
Активность полифенолоксидазы, о.е. /г сырой
массы*мин
Вариант
Лист
Клубень
Контроль
38±3
118±7
Мелафен
19±1
84±6
Мелафен +ИУК
22,5 ±14
36±7
«Энергия - М»
27±2
81±5
Как
известно,
воздействиях,
данный
патогенезе
и
фермент
активизируется
способствует
синтезу
при
стрессовых
лигнина.
Вероятно,
вышеуказанные регуляторы роста повышают стрессоуствойчивость растений
картофеля. Немаловажное значение в регуляции всех окислительных процессов в
растительном организме отводится полифеноксидазе. Этот, медьсодержащий
фермент, является одним из терминальных оксидаз клетки растения и наряду со
всеми остальными ферментами участвует в окислительных процессах. Видимо, в
условиях повышенного содержания высокоактивных молекулярных продуктов
физиолого-биохимические компоненты антиоксидантной защиты функционируют
в
комплексе,
взаимосвязано,
и
компенсируется повышением других.
снижение
активности
одного
из
них
48
3.4 Влияние синтетических регулятора роста на продукты перекисного
окисления липидов в листьях растения картофеля
Мониторинг продуктов перекисного окисления липидов позволяет сделать
вывод об устойчивости тканей к действию стрессоров. К промежуточным
продуктам
перекисного
окисления
липидов
относятся
гидроперекиси
высокомолекулярных жирных кислот, а конечным продуктом липопероксидации
является малоновый диальдегид.
Как показали исследования, содержание гидроперекисей в листьях
существенно не меняется. Так, в варианте с
мелафеном их содержание
повысилось незначительно (в 1,06 раз), мелафен совместно с фитогормоном ИУК
повысил данный показатель в 1,13 раза, а кремнийорганический регулятор роста
«Энергия - М» несколько увеличил данный показатель в (1,17 раза).
Таблица 4.
Влияние синтетических регулятора роста на продукты перекисного
окисления липидов в листьях растения картофеля (фаза цветения)
Вариант
Содержание
Содержание МДА, нМ/г
гидроперекисей
сырой массы
D,480нм
Контроль
4,5± 0,3
99±6
Мелафен
4,8±0,3
79±5
Мелафен + ИУК
5,12 ±0,4
43±3
«Энергия - М»
5,3± 0,3
91±4
Вместе с тем, содержание малонового диальдегида – конечного продуктом
липопероксидации мембран понизилось во всех вариантах опыта по сравнению с
контролем. Так, фосфорорганический регулятор роста мелафен понизил данный
49
показатель в 1,25 раза, мелафен совместно с фитогормоном ИУК в 2,3 раза, а
кремнийорганический регулятор роста «Энергия - М» в 1, 08 раза.
Снижение уровня малонового диальдегида в листьях связано, вероятно, с
активизацией ферментов антиоксидантной защиты, а прежде всего с активностью
пероксидазы, которая повысилась во всех вариантах опыта по сравнению с
контролем, а также – каталазы, её активность существенно повысилась в варианте
мелафен совместно с фитогормоном ИУК. Сравнительное изучение действия
регуляторов роста мелафена и «Энергия – М» на активность антиоксидантной
системы показало, что более эффективным является регулятор роста мелафен,
особенно это проявилось в отношении активности пероксидазы. Добавление ИУК
к мелафену усиливает антиоксидантные свойства данного регулятора.
50
ВЫВОДЫ
1.
Определение активности антиоксидантных ферментов показало
увеличение активности пероксидазы во всех вариантах опыта по сравнению с
контролем в листьях и снижение в клубнях. Активность каталазы существенно
повысилась в вариантах мелафен совместно с фитогормоном ИУК - в листьях, а
«Энергия - М» - в клубнях. Активность полифенолоксидазы снизилась во всех
вариантах опыта.
2. Определение продуктов липопероксидации мембран показало, что
изучаемые регуляторы роста оказали больший эффект на конечный продукт
липоперокидации мембран - содержание малонового диальдегида. Отмечено его
снижение во всех вариантах опыта по сравнению с контролем, однако
наибольший эффект оказала совместная обработка мелафеном с фитогормоном
ИУК. Что может указывать на повышение устойчивости растений картофеля к
стрессу под действием данных регуляторов роста.
51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные
исследования
показали,
что
применение
фосфорогранического регулятора роста растений мелафена, мелафена совместно с
фитогормоном ИУК и кремнийорганического регулятора роста «Энергия - М» в
сверхмалых
концентрациях
оказывают
определенное
воздействие
на
антиоксидантную систему растений картофеля.
Установленное нами и рядом других исследователей повышение активности
каталазы и пероксидазы при действии регуляторов роста, по-видимому, связано с
тем, что им свойственна уникальная метаболическая полифункциональность. Так
как помимо выполнения своей основной функции - защиты клеток от токсичных
перекисных радикалов, они принимает участие во многих других процессах. Так,
действие
мелафена
увеличивает
активность
пероксидазы
в
листьях,
а
фосфорорганический регулятор роста «Энергия – М» повышает активность
каталазы и пероксидазы, что способствует интенсивности и продуктивности
общего обмена в организме растения и защите от повреждения
водорода,
образовавшейся
в
результате
перекисью
окислительно-восстановительных
реакций. Установлено, что наиболее эффективна обработка регулятором роста
мелафеном совместно с фитогормоном ИУК, при которой увеличивается
активность каталазы и пероксидазы в листьях, что способствует активизации
процессов фотосинтеза и дыхания, а также устойчивости растений к стрессу.
Как показали исследования, активность полифенолоксидазы при обработке
регуляторами роста понизилась во всех вариантах по сравнению с контролем.
Вероятно,
снижение
активности
полифенолоксидазы
компенсируется
повышением каталазы и пероксидазы, так как в условиях повышенного
содержания
высокоактивных
антиоксидантной защиты
молекулярных
продуктов
функционируют в комплексе. При
ферменты
активизации
ферментов антиоксидантной защиты происходит снижение уровня малонового
диальдегида в листьях, что, вероятно, связано с активностью пероксидазы и
каталазы.
52
Наши данные согласуются с данными других исследователей. Так, в
работах Метлицкого JI.B. у многих растений была обнаружена корреляция между
уровнем активности пероксидазы и их устойчивостью по отношению к
различным стрессам. В исследованиях Richmonda K.E., Sussmana M. установлено,
что под действием кремнийорганических соединений в листьях томатов
повысилась активность каталазы и супероксиддисмутазы, при избытке солей в
среде снизилась концентрация малонового альдегида и уровень содержания
пероксида водорода. Был проведен ряд экспериментов по изучению действия
фосфорорганического регулятора роста мелафена на митохондрии растительных
клеток и обнаружено, что антиоксидант мелафен в малых дозах предотвращал
изменение в жирно - кислотном составе митохондрий, оказывал существенное
воздействие на уровень перекисного окисления липидов.
Таким образом, анализ полученных результатов и данных литературы
позволяет сделать заключение о том, что используемые в опытах регуляторы
роста растений, такие как: фосфорорганический регулятор роста мелафен,
мелафен совместно с фитогормоном ИУК и кремнеауксин «Энергия – М»
специфически влияют на активность ферментов антиоксидантной системы
(каталазы,
пероксидазы,
полифенолоксидазы).
На
основании
полученных
результатов исследовании можно сделать вывод о том, что данные регуляторы
роста
имеют практическую значимость и могут быть востребованы
в
растениеводстве.
Однако, необходимо дальше продолжить работу по изучению влияния
регуляторов роста на антиоксидантную систему растений, с тем, чтобы не только
использовать существующие регуляторы роста, но и выявить более эффективные.
53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Полесская, О.Г. Растительная клетка и активные формы кислорода / О.Г.
Полесская. - М.: КДУ, 2007. – 140 с.
2. Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. - М.: Высшая
школа, 1989. – 464 с.
3. Аверьянов, А.А. Активные формы кислорода и иммунитет растений //
Успехи совр. биол. 1991. Т. 111. Вып. 5. 737 с.
4. Полыгалина, Г. В. Определение активности ферментов: справочник / Г. В.
Полыгалина, В. С. Чередниченко, Л. В. Римарёва. – М.: ДеЛи принт, 2003. – 375 с.
5. Канделинская, О.Л. Регуляторы роста и развития растений / О.Л.
Канделинская, С.А. Бушуева и др. Тез.докл. III Междун. Конф. Москвы, 1995. –
142 с.
6. Эмануэль, Н.М. Курс химической кинетики / Н.М. Эмануэль, Д.Г.
Кнорре. 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1984, 483 с
7. Ракитин, Ю. В. Биологические активные вещества как средства
управления жизненными процессами растений. Научные основы защиты урожая /
Ю. В. Ракитин. – М.: АН СССР, 1963. – 452 с.
8.
Шевякова,
Н.И.
Антиоксидантная
роль
пролина
у
галофита
Mesembryanthemum crystallinum в ответ на краткосрочный супероксидный стресс,
генерируемый паракватом // Физология растений / Н. И. Шевякова, Е. А.
Бакулина, В. В. Кузнецов. - М.: Наука, 2009. – 356 с.
9.
Кения,
М.В. Роль
низкомолекулярных
антиоксидантов
при
окислительном стрессе. Успехи современной биологии / М.В. Кения, А.И.
Лукаш, Е.П. Гуськов. - М.: Наука, 1993. – 470 с.
10. Жиряков, В.Г. Органическая химия / В. Г. Жиряков. – М.: Химия, 1974. –
407 с.
11. Полевой, В.В. Гормональная система интеграции у растений // Тезисы
4-ой Междун. конференции: Регуляторы роста и развития растений / В.В
Полевой, Т.С. Саламатова. - М.: МСХА. 1997. - 332 с.
54
12. Меньшикова, Е.Б. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных
окислительных процессов // Успехи современной биологии / Е. Б. Меньшикова. М.: Наука, 1993. – 455 с.
13. Мерзляк, М.Н. Активированный кислород и жизнедеятельность
растений / М.Н. Мерзляк // Соросовский образовательный журнал, 1999. – № 9. –
37 с.
14. Кислин, E.H. Образование АБК и индолилуксусной кислоты в побегах и
корнях винограда и гороха / Е. Н. Кислин, В. И. Кефели. – М.: Изв. АН СССР.
Сер. биология. 1985. №3 – 392 с.
15.
Зенков,
Н.К.
Активированные
кислородные
метаболиты
в
биологических системах. Успехи соврем, биологии / Н. К. Зенков, Е. Б.
Меньшикова Е. 1993 - Т. 113, вып. 3,- 296 с.
16. Чиркова, Т.В. Физиологические основы устойчивости растений: учебное
пособие студентов биологических факультетов вузов / Т.В. Чиркова
- СПб.:
СПбГУ, 2002. - 244 с.
17. Гусев, В.А. Супероксиддисмутаза - радиобиологическое значение и
возможности // Вопр. мед химии / В. А. Гусев, О. С. Брусов, Л. Ф. Панченко. 1980. Т.24. Вып.З. – 301 с.
18. Ершова, А.Н. Действие регуляторов роста на активность каталазы
и ферментов пероксидазной группы растений // Регуляторы роста и развития
растений в биотехнологиях / А.Н. Ершова, Е.В. Башкирова. - Тез. докл. VI
Междун. конф. Москва, 2001. - 276 с.
19. Диксон, М., Уэбб Э. Ферменты: - Перевод с англ. / М. Диксон, Э. Уэбб.
- М.: Мир, 1982. том 1 - 392 с.
20. Келети, Т. А. Основы ферментативной кинетики / Т. А. Келети. - М.:
Мир, 1990. - 348 с.
21. Кретович, В.Л. Биохимия растений. Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. /
В. Л. Кретович - М.: Высшая школа, 1986. - 503 с.
55
22. Чиркова, Т.В. Физиологические основы устойчивости растений: учебное
пособие студентов биологических факультетов вузов / Т.В. Чиркова -
СПб.:
СПбГУ, 2002. - 244 с.
23. Андреева, В.А. Фермент пероксидаза. Участие в защитном механизме
растений / В.А. Андреева. - М.: Наука. 1988. - 129 с.
24. Гудвин, Т. Введение в биохимию растений. В 2-х т. Т.1. Перевод с англ. /
Т. Гудвин, Э. Мерсер. - М.: Мир, 1986. - 393 с.
25. Газарян, И.Г. Пероксидазы растений // Биотехнология пероксидаз
растений и грибов. И. Г. Газарян, В. В. Урманцева, И. А. Решетникова, Р. М.
Кунаева, Б. Б. Ким. - М.: Итоги науки и техники, сер. Биотехнология. 1992. -228
с.
26. Ким, Б.Б. Механизм действия пероксидазы / Б. Б. Ким, И. Г. Газарян, В.
В. Урманцева, И. А. Решетникова, Р. М. Кунаева. - М.: Итоги науки и техники,
сер. Биотехнология. 1992. – 246 с.
27. Газарян, И.Г. Особенности структуры и механизм действия пероксидаз
растений// Успехи биологической химии, / И.Г. Газарян. – М.: - Наука, 2006. - 322
с.
28. Кораблёва, Н.П. Биохимические механизмы гормональной регуляции
покоя клубней картофеля // Регуляция роста и развития картофеля / Под ред. М.
Х. Чайлахяна, А. Т. Мокроносова. - М.: Наука. 1990. - 287 с.
29. Иванов, Л.А. О методе быстрого взвешивания для определения
транспирации в естественных условиях / Л.А. Иванов, Силина А.А., Цельникер
Ю.Л. // Ботан. журн. – 1950 – Т. 35. – № 2 –185 с.
30. Гупало, П.И. Рост и развитие картофельного растения в связи с
условиями среды //Физиология сельскохозяйственных растений. Т. 12 / Под ред.
Н. Г. Потапова. / П. И. Гупало, М. Н. Гончарик. - М.: Изд. МГУ. 1971.- 167 с.
31. Карсункина, Н.П. Действие регуляторов роста на прорастание клубней
картофеля и стахиса и их устойчивость к болезням при хранении: Автореф. дисс.
канд. биол. наук / Н.П. Карсункина. - М.: МСХА. 1996. 18 с.
56
32. Клебанов, Г.И., Теселкин Ю.О., Бабенкова И.В., Любицкий О.Б.,
Владимиров Ю.А. (1999) Вестник РАМН, №2, 54 с.
33. Половникова, М.Г. Изменение активности компонентов системы
антиоксидантной защиты и полифенолоксидазы у газонных растений на разных
этапах онтогенеза в условиях городской среды / М.Г. Половникова, О.Л.
Воскресенская // Физиология растений. – 2008. – Т.55. - № 5. –785 с.
34. Капитанов, А.Б., Пименов A.M. Каротиноиды как антиоксидантные
модуляторы клеточного метаболизма. Успехи современной биологии / А. Б.
капитанов. - М.: Наука, 1996. -193 с.
35. Красновский, А. А. Взаимодействие синглетного кислорода с
каротидами: константы скорости физического и химического тушения //
Биофизика. / А. А. Красновский, Л. И. Парамонова. – 1983. – 729 с.
36. Постников, А.Н. Управление продуктивностью посадок картофеля и
качеством урожая с помощью регуляторов роста.//Достижения науки и техники
АПК / А.Н. Постников, О. Б. Осетрова. – М.: Наука, 2009. – №8. – 257 с.
37. Бабижаев, М.А. Передача клеточного сигнала и модуляция свободнорадикального окисления новым пептидомиметиком L-глутамилгистами-ном /
М.А. Бабижаев, Ю.А. Семилетов // Биохимия. 1999. - т. 64, № 5. – 627 с.
38. Храпова, Н.Г. Перекисное окисление липидов и системы, регулирующие
его интенсивность // Биохимия липидов и их роль в обмене веществ / Н. Г.
Храпова. - М.: Наука,1981.- 255 с.
39. Карсункина, Н.П. Действие регуляторов роста на прорастание клубней
картофеля и стахиса и их устойчивость к болезням при хранении: Автореф. дисс.
канд. биол. наук. / Н. П. Карсункина. - М.: МСХА. 1996. - 218 с.
40. Романова, Л.В. Влияние обработки регуляторами роста диких видов
картофеля // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции / Л. В.
Романова. - М.: Наука, 1982. 287 с.
41.
Пудовик,
А.Н.,
Ерастов
О.А.
Химия
и
применение
фосфороорганических соединений / А. Н. Пудовик, О. А. Ерастов. – М.: Наука,
1987. - 280 с.
57
42. Шаповал, О.А. Регуляторы роста растений в агротехнологиях основных
сельскохозяйственных культур: Монография/ И.П. Можарова, А.Я.Барчукова,
А.А. Коршунов, М.Т. Мухина, А.С. Лазарева, Т.Ю. Грабовская, Ю.А. Крутяков. М.:ВНИИА, 2015.- 350 с.
43. Жигачева, И.В. Антистрессовые свойства препарата мелафен / И.В.
Жигачева, Л.Д. Фаткуллина, И.Ф. Русина, А.Г. Шугаев, И.П. 114Генерозова, С.Г.
Фаттахов, А.И. Коновалов // Доклады РАН. –2007. – 265 с.
44. Фаттахов, С.Г. Мелафен: механизм действия и область применения /
С.Г. Фаттахова, В.В. Кузнецова, Н.В. Загоскиной. - М.: 2014 . - 408 с.
45.Загоскина, Н.
В.
Особенности
метаболизма
фенольных
соединений гетеротрофных и фотомиксотрофных каллусных культур чайного
растения (Camellia sinensis L.) // Автореф. дис. на сопск. уч. ст. д.б.н. Москва.
1997. 50 с.
46. Кашина, О.А. Исследования влияния фосфороорганического соединения
мелафена на рост и энергетические процессы клеток хлореллы: автореферат канд.
биол. наук / О.А. Кашина. – Казань, 2004. – 221 с.
47. Верзилов, В. Ф. Регуляторы роста и их применение в растениеводстве /
В. Ф. Верзилов. – М.: Наука, - 1971. 144 с.
48. Дмитриев, А.М. Стимуляция роста растений / А.М. Дмитриев, П.К.
Страцкевич. – Минск: Урожай, 1986. – 115 с.
49. Коновалов, А. И. Супрамолекулярные системы на основе дигидрата
меламиновой соли бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты (мелафен) и
поверхностно – активных веществ / А. И. Коновалов, И. С. Рыжкина, Л. И.
Муртазина, А. П. Тимошева, Р. Р. Шигидуллин, А. В. Чернова, Л. В. Аввакумова,
С. Г. Фаттахов / Известия РАН. Сер. Хим. – 2008, №6. -214 с.
50. Козьмина, А.М. Регуляторы роста растений / А. М. Козьмина. – М.:
Агропромиздат, 1990.- 192 с.
51.
Алексеева,
О.М.
Исследование
взаимодействия
мелафена
с
фосфолипидными мембранами / О.М. Алексеева, А.В. Кривандин, О.В. Шаталова,
58
В.А. Рыков, С.Г. Фаттахов, Е.Б. Бурлакова, А.И. Коновалов // Доклады РАН. –
2009. – Т.427, N 6. – 839 с.
52. Вакуленко, В.В. Новые регуляторы роста в сельскохозяйственном
производстве/
Научное
обеспечение
и
совершенствование
методологии
агрохимического обслуживания земледелия России: сб. ст. / В. В. Вакуленко, О.
А. Шаовал. – М. –2000. – С.71-89.
53. Казакова, В.И. Регуляторы роста – важный резерв растениеводства //
Химия в сельском хозяйстве / В. И. Казакова, В. М. Устюгов, Э. Г. Полиевктова. 1984. - № 4. – 176 с.
54. Ерохин, В.Н. Влияние мелафена на развитие солидной карциомы Льюис
мышей / А. В. Кременцова, В. А. Семенов, В.Н. Ерохин // Мелафен: механизм
действия и области применения. Под ред. С. Г. Фаттахова, В.В. Кузнецова, Н. В.
Загоцкиной. – Казань: «Печать сервис XXI век». – 2014. – 343 с.
55. Осипов, А. И. Перспективы селекции и семеноводства картофеля на
Северо-Западе российской Федерации / А. И. Осипов, З. З. Евдокимова, Т. А.
Шелабина // Картофелеводство в регионах России. Актуальные проблемы науки и
практики. - М.,2006. – 246 с.
56. Кузнецов, В.В. Мелафен повышает активность РНК-полимеразы I, но не
влияет на транскрипцию пластидных генов в растениях ячменя / В.В. Кузнецов,
А.К. Кравцов, С.Ю. Селиванкина, Я.О. Зубо, Н.К. Зубкова, О.Н. Кулаева, С.Г.
Фаттахов, А.И. Коновалов // Доклады РАН. –2010. –Т. 431. –555 с.
57.
Каримова,
Ф.Г.
Мелафен
-
индуцированное
тирозиновое
фосфорилирование белков темновой стадии фотосинтеза. Мелафен: механизм
действия и области применения / Ф.Г. Каримова, Р.И. Гильманова, Е.О. Федина
Изд-во: Печать-Сервис ХХI век, Казань, под ред. С.Г. Фаттахова, В.В. Кузнецова,
Н.В. Загоскиной, 2014, с. 69-82.
58. Кириллова, И. Г. Взаимодействие регуляторов роста мелафена и
фитогормонов в регуляции физиологических процессов картофеля. Актуальные
проблемы естественнонаучного образования, защиты окружмющей среды и
здоровья человека / И. Г. Кириллова, Ю. В. Аблова, Е. С. Стольникова, А. Н.
59
Конюхова. Материалы IV Международной очной научно – практической
конференции. – М.: ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет
име6ни И. С. Тургенева» г. Орел, Россия. 2016. С. 160-165.
59. Гущина, В.А. Биопрепараты и регуляторы роста в ресурсосберегающем
земледелии: учебное пособие / В.А. Гущина, А.А. Володькин. – М.: Пенза РИО
ПГСХА, 2016 - 206с.
60. Деева, В. П. Регуляторы роста растений: механизмы действия и
использование в агротехнологиях / В. П. Деева. – М.: Беларус. наука, 2008. – 133
с.
61. Коршунов, А. В. Управление урожаем и качеством картофеля / А. В.
Коршунов. - М.: Наука, 2001. – 369 с.
62. Муромцев, Г.С. (ред.) Регуляторы роста растений / Г. С. Муромцев. - М.:
Колос, 1979. - 246 с
63. Адрианов, К.А., Кремнийорганические соединения / К. А. Андрианов. М.: ГХИ, 1955. – 520 с.
64. Потатуева, Ю.А. О биологической роли кремния // Агрохимия / - М.:
Наука, 1968. № 9. – 116 с.
65. Гамбург, К.З. Регуляторы роста растений / К. З. Гамбург, О. Н. Кулаева.
- М.: Колос, -1979, 246 с.
66. Мухина, М. Т. Применение регуляторов роста комплексного действия на
урожайность и качество сои сорта Вилана. / Материалы 49-й Международной
научной конференции молодых ученых, специалистов – агрохимиков и экологов.
Агроэкологические основы применения удобрений в современном земледелии /
М. Т. Мухина. – М.: ВНИИА, 2015. – С. 149-152.
67. Кравченко, Д. В. Влияние регуляторов роста на развитие пробирочных
растений картофеля и их последующую продуктивность в открытом грунте / Д. В.
Кравченко // Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии:
материалы 4-й молодежной науч. конф. (31 марта 2004 г., г. М.),. –М., 2004. -С.
18-20.
60
68. Владимиров, Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в
биологических мембранах / Ю. А. Владимиров, А. И. Арчаков. – М. Наука, 1972. –
320 с.
69. Кононович, А.И. Регуляторы роста растений / А. И. Кононович. – М.:
Агропромиздат. – 1980. – С. 68-73.
70.
Лосева,
Н.Л.
Влияние
синтетического
регулятора
роста
на
энергетический обмен клеток Chlorella / Н.Л. Лосева, О. А. Кашина, В. И.
Трибунских, С. Г. Фттахов //Регуляторы роста и развития растений. Тез. ДоклМосква, 1999 –С 81-87.
71. Медведев, С.С. Физиология растений: Учеб. / С.С. Медведев. СПб: Издво СпбГУ, 2004. – 335 с.
72. Муромцев, Р.С. Основы химической регуляции роста и продуктивности
растений / Р. С. Муромцев. - М.: Агропромиздат. 1987. 383с.
73. Логинов, С.В., Колобов С.В. "Рентабельность сельскохозяйственного
производства с регулятором роста растений "Энергия-М" // Аграрный журнал
"Поле деятельности" №6, 2011. - 67 с.
74. Иванченко, Т.В., Резанова Г.И. "Стимул для развития. Применение
регулятора роста "Энергия-М" при возделывании озимой пшеницы и ячменя
ярового в условиях Волгоградской области" // Аграрный журнал "Поле
деятельности" №9, 2013. 1-6.
75. Котляров, В.В. Применение физиологически активных веществ в
агротехнологиях / В.В. Котляров, Ю.П. Федулов, К.А. Доценко, Д.В. Котляров,
Е.К.Яблонская. – Краснодар: КубГАУ,2014. – 169 с.
76. Ракитин, Ю.В. биологические активные вещества как средства
управления жизненными процессами растений // Научные основы защиты урожая
/ Ю. В. Ракитин. – М.: АН СССР, 1963. – 46 с.
77. Самсонова, Н. Е. Роль кремния в повышении устойчивости растений к
стрессу / Н. Е. Самсонова // Смоленская ГСХА, Смоленск - 2005.
78. Кравченко, Д. В. Новые регуляторы роста для предпосадочной
обработки клубней / Д. В. Кравченко // Картофель и овощи. -2009. -№ 4.-С. 19-20.
61
79. Петриченко, В.Н. Применение регуляторов роста растений нового
поколения на овощных культурах / В.Н. Петриченко, С.В. Логинов – М.:
Агрохимический вестник. – 2010 - №2. – С.24-26.
80. Дорожкина, Л.А. Гербициды и регуляторы роста растений: учебное
пособие/Л.А. Дорожкина, Л.М. Поддымкина. М.: РГАУ-МСХА, 2013. - 212 с.
81. Благовещенский А. В. Биогенные стимуляторы и урожай / А. В.
Благовещенский. – М.: Знание, 1962. – 131с.
82. Антонова, Г. И. Влияние различных сроков обработки регуляторами
роста на развитие и продуктивность растений картофеля / Г.И. Антонова, Л.Н.
Трофимец // Регуляция роста и развития картофеля: сб. науч. тр. - М.: Наука, 1990.
– 276 с.
83.
Лазарев, В.И.,
Эффективность
биопрепаратов
на
посевах
сельскохозяйственных культур / В.И. Лазарев, М.Н.Казначеев, А.Ю. Айдиев и др.
- Курск, 2003 - 127 с.
84.
Пересыпкин,
В.
Ф.
Исследования
деятельности
синтетических
регуляторов роста на метаболизм пигментов хлоропластов / Международный
симпозиум – Механизмы действия гербицидов и синтетических регуляторов роста
растений и их судьба в биосфере. – Пущино, 1975. – С. 86 – 92.
85. Шаповал, О. А. Регуляторы роста растений в агротехнологиях основных
сельскохозяйственных культур: Монография / И. П. Можарова, А. Я. Барчукова,
А. А. Коршунов, М. Т. Мухина, А. С. Лазарева, Т. Ю. Грабовская, Ю. А.
Крутяков. – М.: ВНИИА, 2015. – 350 с.
86. Калинин, Ф.Л. Регуляторы роста растений / Ф.Л. Калинин, Ю.Г.
Мережинский. - М.: Наука, Киев, 1965. – 407 с.
62
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение 1. Апробация работы на итоговой студенческой научной
конференции в рамках «Недели науки – 2017», « Недели науки – 2018», где были
представлены основные результаты исследований.
Scanned with CamScanner
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа